题目
矩形导线框abcd固定在匀强磁场中,磁感线的方向与导线框所在平面垂直,规定磁场的正方向垂直纸面向里,磁感应强度B随时间变化的规律如图所示。若规定顺时针方向为感应电流I的正方向,下列各图中正确的是( ) A. B. C. D.
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矩
形导线框abcd固定在匀强磁场中,磁感线的方向与导线框所在平面垂直,规定磁场的正方向垂直纸面向里,磁感应强度B随时间变化的规律如图所示。若规定顺时针方向为感应电流I的正方向,下列各图中正确的是( )
A. B.
C.
D.
题目解答
答案
7.【答案】D【解析】
解:由图可知,0-1s内,线圈中磁通量的变化率相同,故0-1s内电流的方向相同,由楞次定律可知,电路中电流方向为逆时针,即电流为负方向;同理可知,1-2s内电路中的电流为顺时针,2-3s内,电路中的电流为顺时针,3-4s内,电路中的电流为逆时针,由E==
可知,电路中电流大小恒定不变。故选:D。由右图可知B的变化,则可得出磁通量的变化情况,由楞次定律可知电流的方向;由法拉第电磁感应定律可知电动势,即可知电路中电流的变化情况;本题要求学生能正确理解B-t图的含义,才能准确的利用楞次定律进行判定。
解析
考查要点:本题主要考查法拉第电磁感应定律和楞次定律的应用,要求根据磁感应强度随时间变化的图像,判断感应电流的方向和大小变化。
解题核心思路:
- 分时间段分析:将时间分为0-1s、1-2s、2-3s、3-4s四个区间,分别判断每个区间内磁通量的变化方向。
- 楞次定律判断方向:根据磁通量变化,确定感应电流的磁场方向,进而判断电流方向。
- 法拉第定律计算大小:电动势大小与磁感应强度变化率成正比,结合电阻确定电流大小。
破题关键点:
- 磁通量变化率:磁感应强度变化率$\frac{\Delta B}{\Delta t}$的正负决定电动势方向。
- 楞次定律应用:感应电流方向始终阻碍磁通量的变化,通过磁场方向和电流方向的对应关系判断。
时间段分析
0-1秒
- 磁感应强度变化:$B$从0增加到0.4T,$\frac{\Delta B}{\Delta t} = +0.4 \, \text{T/s}$。
- 磁通量变化:磁通量增加,方向向里。
- 楞次定律:感应电流磁场方向向外,电流方向逆时针(负方向)。
- 电流大小:$I = \frac{\text{E}}{R} = \frac{0.4S}{R}$(恒定)。
1-2秒
- 磁感应强度变化:$B$保持0.4T不变,$\frac{\Delta B}{\Delta t} = 0$。
- 磁通量变化:无变化,无感应电流。
- 电流方向:0。
2-3秒
- 磁感应强度变化:$B$从0.4T减少到0,$\frac{\Delta B}{\Delta t} = -0.4 \, \text{T/s}$。
- 磁通量变化:磁通量减少,方向向里。
- 楞次定律:感应电流磁场方向向里,电流方向顺时针(正方向)。
- 电流大小:$I = \frac{0.4S}{R}$(恒定)。
3-4秒
- 磁感应强度变化:$B$从0减少到-0.4T,$\frac{\Delta B}{\Delta t} = -0.4 \, \text{T/s}$。
- 磁通量变化:磁通量减少,方向向外。
- 楞次定律:感应电流磁场方向向外,电流方向顺时针(正方向)。
- 电流大小:$I = \frac{0.4S}{R}$(恒定)。