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7.如圖,由某種粗細(xì)均勻的總電阻為3R的金屬條制成的矩形線框abcd,固定在水平面內(nèi)且處于方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中.一接入電路電阻為R的導(dǎo)體棒PQ,在水平拉力作用下沿ab、dc以速度v勻速滑動(dòng),滑動(dòng)過(guò)程PQ始終與ab垂直,且與線框接觸良好,不計(jì)摩擦.在PQ從靠近ad處向bc滑動(dòng)的過(guò)程中( �。�
A.PQ中電流先增大后減小B.PQ兩端電壓先減小后增大
C.PQ上拉力的功率先減小后增大D.線框消耗的電功率先減小后增大

分析 本題分段過(guò)程分析:當(dāng)PQ從左端滑到ab中點(diǎn)的過(guò)程和從ab中點(diǎn)滑到右端的過(guò)程,抓住PQ產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不變.
導(dǎo)體棒由靠近ab邊向dc邊勻速滑動(dòng)的過(guò)程中,產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不變,外電路總電阻先增大后減小,由歐姆定律分析PQ兩端的電壓如何變化;
由題意,PQ上外力的功率等于電功率,由P=E2R,分析功率的變化;
當(dāng)PQ從左端滑到ab中點(diǎn)的過(guò)程中,由于總電阻增大,則干路電流減小,PQcb回路的電阻減小,通過(guò)cb的電流增大,可知ab中電流減��;當(dāng)PQ從ab中點(diǎn)滑到右端的過(guò)程中,干路電流增大,PQda回路的電阻增大,PQ兩端的電壓減小,可知ab中電流減小;
根據(jù)矩形線框總電阻與PQ電阻的關(guān)系,分析其功率如何變化.當(dāng)矩形線框的總電阻等于PQ的電阻時(shí),線框的功率最大.

解答 解:根據(jù)右手定則可知,PQ中電流的方向?yàn)镼→P,畫出該電路的等效電路圖如圖,

其中R1為ad和bc上的電阻值,R2為ab上的電阻與cd上的電阻的和,電阻之間的關(guān)系滿足:R1+R2+R1=3R,由題圖可知,R1=14×3R=34R
當(dāng)導(dǎo)體棒向右運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中,開(kāi)始時(shí)的電阻值:R0=R1×R1+R2R1+R1+R2=916R
當(dāng)導(dǎo)體棒位于中間位置時(shí),左右兩側(cè)的電阻值是相等的,此時(shí):R=3R23R23R2+3R2=34R916R
可知當(dāng)導(dǎo)體棒向右運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中,開(kāi)始時(shí)的電阻值小于中間位置處的電阻值,所以當(dāng)導(dǎo)體棒向右運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中電路中的總電阻先增大后減�。�
A、導(dǎo)體棒由靠近ad邊向bc邊勻速滑動(dòng)的過(guò)程中,產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=BLv,保持不變,外電路總電阻先增大后減小,由歐姆定律分析得知電路中的總電流先減小后增大,即PQ中電流先減小后增大.故A錯(cuò)誤.
B、PQ中電流先減小后增大,PQ兩端電壓為路端電壓,U=E-IR,可知PQ兩端的電壓先增大后減�。蔅錯(cuò)誤;
C、導(dǎo)體棒勻速運(yùn)動(dòng),PQ上外力的功率等于回路的電功率,而回路的總電阻R先增大后減小,由P=E2R得知,PQ上外力的功率先減小后增大.故C正確.
D、由以上的分析可知,導(dǎo)體棒PQ上的電阻始終大于線框的電阻,當(dāng)導(dǎo)體棒向右運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中電路中的總電阻先增大后減小,根據(jù)閉合電路的功率的分配關(guān)系與外電阻的關(guān)系可知,當(dāng)外電路的電阻值與電源的內(nèi)電阻相等時(shí)外電路消耗的電功率最大,所以可得線框消耗的電功率先增大后減�。蔇錯(cuò)誤.
故選:C.

點(diǎn)評(píng) 本題一要分析清楚線框總電阻如何變化,抓住PQ位于ad中點(diǎn)時(shí)線框總電阻最大,分析電壓的變化和電流的變化;二要根據(jù)推論:外電阻等于電源的內(nèi)阻時(shí)電源的輸出功率最大,分析功率的變化.

練習(xí)冊(cè)系列答案
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A.M點(diǎn)B.N點(diǎn)C.P點(diǎn)D.Q點(diǎn)

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A.波速為4m/s
B.波的頻率為1.25Hz
C.x坐標(biāo)為15m的質(zhì)點(diǎn)在t=0.6s時(shí)恰好位于波谷
D.x坐標(biāo)為22m的質(zhì)點(diǎn)在t=0.2s時(shí)恰好位于波峰
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A.λa<λb,na>nbB.λa>λb,na<nbC.λa<λb,na<nbD.λa>λb,na>nb

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