Question

6．某同學(xué)在老師指導(dǎo)下利用如圖甲裝置做實(shí)驗(yàn)，在固定支架上懸掛一蹄形磁鐵，懸掛軸與一手柄固定連接，旋轉(zhuǎn)手柄可連帶磁鐵一起繞軸線OO′自由旋轉(zhuǎn)的矩形線圈abcd（cd與OO′重合）．手柄帶著磁鐵以8rad/s的角速度勻速旋轉(zhuǎn)，某時(shí)刻蹄形磁鐵與線框平面正好重合，如圖乙所示，此時(shí)線圈旋轉(zhuǎn)的角速度為6rad/s，已知線圈邊ab=5cm，ad=2cm，線圈所在處磁場可視為勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.4T，線圈匝數(shù)為200匝，電阻為1.6Ω．則下列說法正確的是（　�。�

• A． 若手柄逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)（俯視），線框?qū)㈨槙r(shí)針旋轉(zhuǎn)
• B． 若手柄逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)（俯視），在圖乙時(shí)刻線框中電流的方向?yàn)閍bcda
• C． 在圖乙時(shí)刻線框中電流的熱功率為0.016W
• D． 在圖乙時(shí)刻線框bc邊受到的安培力大小為8×10^-4N

Answer 1

分析 根據(jù)楞次定律判斷線框所受的安培力方向，即可判斷其轉(zhuǎn)動(dòng)方向；根據(jù)楞次定律或右手定則分析感應(yīng)電流的方向；由E=NBL（v₁-v₂），v=ωr，結(jié)合求出感應(yīng)電動(dòng)勢，再由歐姆定律求感應(yīng)電流，從而得到其功率；根據(jù)F=BIL求解安培力大�。�

解答 解：A、若手柄是逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)（俯視），根據(jù)楞次定律，知安培力將阻礙線框與磁場間的相對運(yùn)動(dòng)，線框所受的安培力使得線框也逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，故A錯(cuò)誤；
B、圖中磁場方向向右，ab邊切割速度向里，由右手定則判斷知，此時(shí)線框中電流的方向?yàn)閍bcda（逆時(shí)針方向），故B正確；
C、圖乙時(shí)刻線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢：
E=NB•ab•（v₁-v₂）
又磁場的線速度大小：
v₁=ω₁•ad=8×0.02=0.16m/s，
ab邊的線速度大�。�
v₂=ω₂•ad=6×0.02=0.12m/s
可得：
E=BL（v₁-v₂）=0.16V
感應(yīng)電流：
$I=\frac{E}{R}=\frac{0.16}{1.6}A=0.1A$
電流的熱功率：
P=I²R=0.01×1.6W=0.016W
故C正確；
D、在圖乙時(shí)刻線框bc邊，電流方向與磁場方向平行，因此不受安培力，故D錯(cuò)誤；
故選：BC．

點(diǎn)評 本題要掌握楞次定律的第二種表述：感應(yīng)電流的磁通量總阻礙相對運(yùn)動(dòng)，使用楞次定律判定線框的運(yùn)動(dòng)方向，當(dāng)磁場與線圈有相對運(yùn)動(dòng)時(shí)，應(yīng)根據(jù)相對速度求解感應(yīng)電動(dòng)勢．