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3.如图1所示,在竖直方向分布均匀的磁场最终水平放置一个金属环,圆环所围面积为0.1m2,圆环电阻为0.2Ω.磁场的磁感应强度B随时间t的变化规律如图2所示(其中在4~5s的时间呈直线).已知在第1s内感应电流i沿顺时针方向,则(  )
A.在0~5s的时间段,感应电流先逐渐增大再逐渐减小
B.感应电流的方向,在0-2s时间段顺时针,在2~5s时间段逆时针
C.磁场的方向,在0~4s时间段竖直向上,在4~5s时间段竖直向下
D.在0~5s的时间段,线圈最大发热功率为5.0×10-4W

分析 根据楞次定律判断感应电流的方向,通过法拉第电磁感应定律E=nBtS求出感应电动势的大小,结合闭合电路欧姆定律求出电流的大小.

解答 解:A、根据闭合电路欧姆定律得,I=ER=nBSRt,知磁感应强度的变化率越大,则电流越大,
磁感应强度变化率最大值为0.1,则最大电流I=0.1×0.10.2A=0.05A,则在0~5s时间段,感应电流先减小再增大,最后不变.故A错误.
B、根据楞次定律知,在0~2s时间段顺时针,在2~5s时间,磁场在减小,则感应电流的方向:逆时针,故B正确;
C、根据楞次定律可知,磁场的方向,在0~4s时间段竖直向上,在4~5s时间段竖直向下,故C正确.
D、在0~5s时间段,当电流最大时,发热功率最大,则P=I2R=0.052×0.2=5×10-4W.故D正确.
故选:BCD.

点评 解决本题的关键会运用法拉第电磁感应定律求解电动势的大小,会运用楞次定律判断感应电流的方向,注意图象中磁场大小与方向的变化.

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