Question

14．五根完全相同的金屬桿，其中的四根連接在一起構(gòu)成一個(gè)正方形的閉合框架，框架被固定在絕緣的水平桌面上，另一根金屬桿ab擱在水平框架上而且始終接觸良好，勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直穿過桌面，若不計(jì)ab桿與框架的摩擦，當(dāng)ab桿在外力F作用下勻速沿框架從最左端向最右端運(yùn)動(dòng)的過程中（　　）

• A． a點(diǎn)的電勢(shì)高于b點(diǎn)且兩點(diǎn)間的電勢(shì)差保持不變
• B． 外力F先減小后增大
• C． 機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的快慢保持不變
• D． 正方形框架的發(fā)熱功率總小于ab桿的發(fā)熱功率

Answer 1

分析 ab切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，相當(dāng)于電源，ab把金屬框分為兩部分，這兩部分并聯(lián)與ab構(gòu)成閉合回路，由并聯(lián)電路特點(diǎn)判斷外電路電阻如何變化，從而判斷外電壓是否保持不變，應(yīng)用安培力公式、平衡條件、電功率公式分析答題．

解答 解：A、ab向右勻速運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E=BLv，是定值，根據(jù)右手定則知，a點(diǎn)的電勢(shì)高于b點(diǎn)，由于外電阻在變化，則a、b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差在變化，故A錯(cuò)誤．
B、ab可以看做電源，框架構(gòu)成外電路，當(dāng)ab運(yùn)動(dòng)到框架的中間位置時(shí)，外電路電阻最大，等于ab的電阻，因此在ab運(yùn)動(dòng)過程中，外電路總電阻R先增大后減小，由I=$\frac{E}{R+{R}_{ab}}$可知，電路電流先減小后增大，ab受到的安培力為F_B=BIL，可知安培力先減小后變大，ab勻速運(yùn)動(dòng)，由平衡條件得：F=F_B，所以外力F先減小后增大，故B正確．
C、通過ab的電流I先減小后增大，電動(dòng)勢(shì)不變，則整個(gè)電路的電功率先減小后增大，可知機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的快慢不是保持不變，故C錯(cuò)誤．
D、當(dāng)ab在框架的中央時(shí)，內(nèi)外電阻相等，正方形框架的發(fā)熱功率等于ab桿的發(fā)熱功率．除此之外，外電阻總是小于內(nèi)電阻的，由U=IR可知，外電壓小于等于內(nèi)電壓，由Q=W=UIt可知外電路產(chǎn)生的總熱量小于ab桿產(chǎn)生的總熱量，故D錯(cuò)誤．
故選：B．

點(diǎn)評(píng) 本題是一道電磁感應(yīng)與力學(xué)、電路知識(shí)的綜合題，要掌握電磁感應(yīng)與力學(xué)、電路的基本規(guī)律，如E=BLv、并聯(lián)電路特點(diǎn)、歐姆定律、安培力公式、電功與電功率公式等等．本題的難點(diǎn)與解題關(guān)鍵是：知道ab桿是電源，框架是外電路，判斷出外電阻先增大后減�。�