选择题6.0分
物理

18.如图所示,将一根绝缘硬金属导线弯曲成一个完整的正弦曲线形状,它通过两个小金属环a、b与长直金属杆导通,在外力F作用下,正弦形金属线可以在杆上无摩擦滑动.杆的电阻不计,导线电阻为R,ab间距离为2L,导线组成的正弦图形顶部或底部到杆距离都是.在导线和杆平面内有一有界匀强磁场区域,磁场的宽度为2L,磁感应强度为B.现在外力F作用下导线沿杆以恒定的速度v向右运动,在运动过程中导线和杆组成的平面始终与磁场垂直.t=0时刻导线从O点进入磁场,直到全部穿过磁场,外力F所做功为(     )

A

B

C

D

正确答案及相关解析

正确答案

B

解析

金属导线产生的感应电动势瞬时值为e=Byv,y是有效切割长度:

   得到  

不变

  则线圈中产生正弦式交变电流,

其感应电动势的有效值为:

因为线圈进入和穿出磁场产生的内能相等,外力做功相等.

  故导线全部穿过磁场过程,外力F所做功为

故选B

考查方向

电磁感应中的能量转化

解题思路

正弦曲线形状金属导线以恒定的速度v穿过磁场过程中,线圈中产生正弦式交变电流,求出感应电动势的最大值,再求出有效值,根据功能关系求解外力F所做的功.

易错点

交变电流求热量时,要用有效值

知识点

感生电动势、动生电动势 正弦式电流的峰值和有效值、平均值