Question

【題目】如圖所示，不計電阻的光滑U形金屬框水平放置，光滑、豎直玻璃擋板H、P固定在框上，H、P的間距很小．質量為0.2 kg的細金屬桿CD恰好無擠壓地放在兩擋板之間，與金屬框接觸良好并圍成邊長為1m的正方形，其有效電阻為0.1 Ω.此時在整個空間加方向與水平面成30°角且與金屬桿垂直的勻強磁場，磁感應強度隨時間變化規律是B＝(0.4-0.2t) T，圖示磁場方向為正方向．框、擋板和桿不計形變．則(　　)

A. t＝1s時，金屬桿中感應電流方向從C到D

B. t＝3s時，金屬桿中感應電流方向從D到C

C. t＝1s時，金屬桿對擋板P的壓力大小為0.1N

D. t＝3s時，金屬桿對擋板H的壓力大小為0.2N

Answer 1

【答案】AC

【解析】

試題根據楞次定律，并由時刻來確定磁場的變化，從而判定感應電流的方向；根據法拉第電磁感應定律，結合閉合電路歐姆定律，及安培力表達式，與力的合成與分解，并由三角知識，即可求解．

當t=1s時，則由磁感應強度隨時間變化規律是，可知，磁場在減小，根據楞次定律可得，金屬桿中感應電流方向從C到D，故A正確；當t=3s時，磁場在反向增加，由楞次定律可知，金屬桿中感應電流方向從C到D，故B錯誤；當在t=1s時，由法拉第電磁感應定律，則有；
再由歐姆定律，則有感應電流大小；則t=1s時，那么安培力大小；由左手定則可知，安培力垂直磁場方向斜向上，則將安培力分解，那么金屬桿對擋板P的壓力大小，故C正確；同理，當t=3s時，感應電動勢仍為E=0.1V，電流大小仍為I=1A，由于磁場的方向相反，由左手定則可知，安培力的方向垂直磁感線斜向下，根據力的合成，則得金屬桿對H的壓力大小為，故D錯誤；