Question

【題目】如圖甲所示，質量m=1.0×l0-3kg的“”形金屬細框豎直放置在兩水銀槽中，“”形框的水平細桿CD長l=0.20m，處于磁感應強度大小B1=1.0T、方向水平向右的勻強磁場中.有一匝數n=150匝、面積S=2.0×l0-3m2的線圈通過開關K與兩水銀槽相連。線圈處于與線圈平面垂直、沿豎直方向的勻強磁場中，其磁感應強度B2隨時間t變化的關系如圖乙所示.t=0.24s時閉合開關K，瞬間細框跳起（細框跳起瞬間安培力遠大于重力），跳起的最大高度h=0.20m.不計空氣阻力和水銀的黏滯作用，重力加速度g=10m/s2，下列說法正確的是

A. 0 -0.10s內線圈中的感應電動勢大小為3V

B. 磁感應強度B2的方向豎直向下

C. 開關K閉合瞬間,CD中的電流方向由C到D

D. 開關K閉合瞬間，通過細桿CD的電荷量為0.03C

Answer 1

【答案】AC

【解析】

由法拉第電磁感應定律可以求出感應電動勢。由左手定則可以判斷出感應電流方向，然后應用安培定則判斷出感應電流磁場的方向，最后應用楞次定律判斷磁感應強度的方向。依據左手定則，結合細框跳起瞬間安培力遠大于重力，即可求解；細框向上做豎直上拋運動，應用豎直上拋運動規律可以求出細框獲得的速度，由動量定理求出細框受到的安培力，然后由電流定義式的變形公式求出電荷量。

由圖示圖象可知，0～0.10s內：△Φ=△BS=（1-0）×2.0×10-3=2.0×10-3Wb，0～0.10s線圈中的感應電動勢大小：，故A正確；細桿CD所受安培力方向豎直向上，由左手定律可知，電流方向為：C→D；由安培定則可知感應電流的磁場方向豎直向上，由圖示圖象可知，在0.2-0.25s內穿過線圈的磁通量減少，由楞次定律可知，磁感應強度B2方向：豎直向上，故B錯誤，C正確；對細框，由動量定理得：B1Il△t=mv-0，細框豎直向上做豎直上拋運動：v2=2gh，電荷量：Q=I△t，解得：，故D錯誤；故選AC。