Question

7．如圖所示，邊長(zhǎng)為L(zhǎng)電阻不計(jì)的n匝止方形金屬線框位于豎直平面內(nèi)，連接的小燈泡的額定功率、額定電壓分別為P、U，線框及小燈泡的總質(zhì)量為m，在線框的 下方有一勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，區(qū)域?qū)挾葹閘，磁感應(yīng)強(qiáng)度方向與線框平面乘直，其上、下邊界與線框底邊均水平．線框從圖示位置開始靜止下落，穿越磁場(chǎng)的過(guò)程中，小燈泡始終正常發(fā)光．則（　�。�

• A． 有界磁場(chǎng)寬度l＜L
• B． 磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度應(yīng)為$\frac{mgU}{nPL}$
• C． 線框勻速穿越磁場(chǎng)，速度恒為$\frac{P}{mg}$
• D． 線框穿越磁場(chǎng)的過(guò)程中，燈泡產(chǎn)生的焦耳熱為mgL

Answer 1

分析 小燈泡始終正常發(fā)光，說(shuō)明線框進(jìn)入磁場(chǎng)做勻速運(yùn)動(dòng)，而且進(jìn)入磁場(chǎng)和穿出磁場(chǎng)的過(guò)程都做勻速運(yùn)動(dòng)．根據(jù)平衡條件和功率公式求解磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度．由功能關(guān)系知道燈泡的功率等于線框重力的功率，由P=mgv求解速度．由能量守恒定律求解焦耳熱．

解答 解：A、小燈泡始終正常發(fā)光，說(shuō)明線框進(jìn)入磁場(chǎng)做勻速運(yùn)動(dòng)，而且進(jìn)入磁場(chǎng)和穿出磁場(chǎng)的過(guò)程都做勻速運(yùn)動(dòng)，則知有界磁場(chǎng)寬度l=L，故A錯(cuò)誤．
B、燈泡正常發(fā)光時(shí)電流為：I=$\frac{P}{U}$
根據(jù)線框勻速運(yùn)動(dòng)受力平衡得：nBIL=mg，可得：B=$\frac{mgU}{nPL}$．故B正確．
C、設(shè)線框勻速運(yùn)動(dòng)的速度為v，由功能關(guān)系得：mgv=P，v=$\frac{P}{mg}$，故C正確．
D、線框穿越磁場(chǎng)的過(guò)程中，由能量守恒定律得燈泡產(chǎn)生的焦耳熱為2mgL，故D錯(cuò)誤．
故選：BC．

點(diǎn)評(píng) 解決本題的關(guān)鍵是分析線框的運(yùn)動(dòng)情況，運(yùn)用力學(xué)方法分析．可從力和能兩個(gè)角度進(jìn)行研究．