Question

5．如圖所示，在光滑水平面上用恒力F拉質(zhì)量m=1kg的單匝均勻正方向銅線框，在1位置以速度v₀=3m/s進(jìn)入勻強(qiáng)磁場時(shí)開始計(jì)時(shí)，此時(shí)線框中感應(yīng)電動(dòng)勢E=1V，在t=3s時(shí)刻線框到達(dá)2位置，開始離開勻強(qiáng)磁場．此過程中v-t圖象如圖b所示，則下列判斷正確的是（　�。�

• A． t=0時(shí)，線框右側(cè)的變MN兩端間的電壓為$\frac{3}{4}$V
• B． 恒力F的大小為0.5N
• C． 線框完全離開磁場到達(dá)3位置的速度為2m/s
• D． 線框完全離開磁場到達(dá)3位置的速度為1m/s

Answer 1

分析 根據(jù)MN間的電壓與電動(dòng)勢的關(guān)系求解MN間的電壓．圖b為速度-時(shí)間圖象，斜率表示加速度，根據(jù)圖象分析線框的運(yùn)動(dòng)情況：在0～1s時(shí)間內(nèi)速度在減小，加速度也在減小，對應(yīng)a圖中的進(jìn)入磁場的過程．在1～3s時(shí)間內(nèi)做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，對應(yīng)a圖中的完全在磁場中運(yùn)動(dòng)過程．圖b為速度-時(shí)間圖象，斜率表示加速度，求出加速度，由牛頓第二定律求解恒力．

解答 解：A、由題知，t=0時(shí)，線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢為 E=1V，則線框右側(cè)邊MN的兩端電壓為：U=$\frac{3}{4}$E=$\frac{3}{4}$V．故A正確；
故A正確；
B、在t=1-3s內(nèi)，線框做勻加速運(yùn)動(dòng)，沒有感應(yīng)電流，線框不受安培力，由速度-時(shí)間圖象的斜率表示加速度，求得 a=$\frac{△v}{△t}$=$\frac{3-2}{3-1}$=0.5m/s²，則得 F=ma=1×0.5N=0.5N．故B正確．
CD、由b圖象看出，在t=3s時(shí)刻線框到達(dá)2位置開始離開勻強(qiáng)磁場時(shí)與線框進(jìn)入時(shí)速度相同，則線框出磁場與進(jìn)磁場運(yùn)動(dòng)情況完全相同，則知線框完全離開磁場的瞬間位置3速度與t=2s時(shí)刻的速度相等，即為2m/s．故C正確，D錯(cuò)誤．
故選：ABC

點(diǎn)評 該圖象為速度--時(shí)間圖象，斜率表示加速度．根據(jù)加速度的變化判斷物體的受力情況．要注意當(dāng)通過閉合回路的磁通量發(fā)生變化時(shí)，閉合回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流，所以只有在進(jìn)入和離開磁場的過程中才有感應(yīng)電流產(chǎn)生．