Question

如圖，水平的平行虛線間距為d=60cm，其間有沿水平方向的勻強(qiáng)磁場。一個(gè)阻值為R的正方形金屬線圈邊長l<d，線圈質(zhì)量m=100g。線圈在磁場上方某一高度處由靜止釋放，保持線圈平面與磁場方向垂直，其下邊緣剛進(jìn)入磁場和剛穿出磁場時(shí)的速度相等。不計(jì)空氣阻力，取g=10m/s2，則（    ）

A．線圈下邊緣剛進(jìn)磁場時(shí)加速度最小

B．線圈進(jìn)入磁場過程中產(chǎn)生的電熱為0.6J

C．線圈在進(jìn)入磁場和穿出磁場過程中，電流均為逆時(shí)針方向

D．線圈在進(jìn)入磁場和穿出磁場過程中，通過導(dǎo)線截面的電量相等

Answer 1

【知識(shí)點(diǎn)】閉合電路歐姆定律，線圈切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)綜合功和能關(guān)系問題。J2、L2。L3。

【答案解析】BD。A：正方形金屬線圈邊長l<d，其下邊緣剛進(jìn)入磁場和剛穿出磁場時(shí)的速度相等，說明在其下邊緣穿過磁場的過程中，線圈先做減速運(yùn)動(dòng)，安培力大于重力，隨著速度的減小，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)減小，感應(yīng)電流減小，安培力減小，加速度也隨著減小。故A錯(cuò)誤；
B：線圈一直做勻速運(yùn)動(dòng)，重力勢(shì)能的減小全部轉(zhuǎn)化為電能，又轉(zhuǎn)化為電熱，故Q=mgd=0.1×10×0.6=0.6J，故B正確；
C：根據(jù)右手定則，線圈在進(jìn)入磁場過程中，電流均為逆時(shí)針，穿出磁場過程中，電流均為順時(shí)針，故C錯(cuò)誤；
D：通過導(dǎo)線截面的電量：，與速度無關(guān)，即進(jìn)入磁場和穿出磁場過程中通過導(dǎo)線截面的電量相等．故D正確．故選：BD

【思路點(diǎn)撥】本題要從下面三個(gè)方面分析得到正確答案。（1）剛進(jìn)入磁場和剛穿出磁場時(shí)的速度相等，說明在其下邊緣穿過磁場的過程中，線圈先做減速運(yùn)動(dòng)，安培力大于重力，隨著速度的減小，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)減小，感應(yīng)電流減小，安培力減小，加速度也隨著減小。
（2）根據(jù)能量守恒可以判斷在線圈下邊緣剛進(jìn)入磁場到剛穿出磁場過程中動(dòng)能不變，重力勢(shì)能的減小全部轉(zhuǎn)化為電能，又轉(zhuǎn)化為電熱；根據(jù)位移速度關(guān)系式解出線框剛進(jìn)入磁場時(shí)的速度，結(jié)合動(dòng)能定理解出線框的最小速度．解決本題的關(guān)鍵是根據(jù)線圈下邊緣進(jìn)入和穿出磁場時(shí)刻速度是相等的。把握這一點(diǎn)就好求解本題了。