Question

3．如圖所示，光滑絕緣的水平面上，一個邊長為L的正方形金屬框，在水平恒力F作用下運動，穿過方向如圖的有界勻強磁場區(qū)域．磁場區(qū)域的寬度為d（d＞L）．已知ab邊進入磁場時，線框的加速度恰好為零．則線框進入磁場的過程和從磁場另一側(cè)穿出的過程相比較，下列分析正確的是（　　）

• A． 線框中產(chǎn)生的感應電流方向相同
• B． 線框所受的安培力方向相反
• C． 兩過程所用的時間相等
• D． 進入磁場的過程中線框產(chǎn)生的熱量較少

Answer 1

分析 根據(jù)楞次定律判斷感應電流的方向和安培力的方向．線框進入磁場過程加速度為零，做勻速運動，完全在磁場中運動時做勻加速運動，穿出磁場速度大于進入磁場的速度，安培力增大，線框?qū)⒆鰷p速運動，出磁場時大于或等于進入磁場時的速度，所用時間將縮短； 根據(jù)功能關(guān)系分析熱量關(guān)系．

解答 解：A、線框進入磁場和穿出磁場的過程，磁場方向相同，而磁通量變化情況相反，進入磁場時磁通量增加，穿出磁場時磁通量減小，則由楞次定律可知，產(chǎn)生的感應電流方向相反，故A錯誤．
B、根據(jù)楞次定律：感應電流阻礙導體與磁場間相對運動，可知，安培力方向均水平向左，方向相同，故B錯誤．
C、線框進入磁場時做勻速運動，完全在磁場中運動時磁通量不變，沒有感應電流產(chǎn)生，線框不受安培力而做勻加速運動，穿出磁場時，線框所受的安培力增大，大于恒力F，線框?qū)⒆鰷p速運動，剛出磁場時，線框的速度大于或等于進入磁場時的速度，則穿出磁場過程的平均速度較大，則進入磁場過程的時間大于穿出磁場過程的時間，故C錯誤；
D、據(jù)功能關(guān)系可知，由于勻速進磁場，故進入磁場產(chǎn)生的熱量Q₁=FL； 穿出磁場過程，外力做正功，線框的動能減小，則有FL+△E_k=Q₂．故進入磁場過程中產(chǎn)生的熱量少于穿出磁場過程產(chǎn)生的熱量．故D正確．
故選：D．

點評 本題考查電磁感應規(guī)律的應用，要注意明確根據(jù)楞次定律或右手定則判斷電流方向，根據(jù)受力分析可以判斷安培力以及運動情況，根據(jù)功能關(guān)系分析內(nèi)能的增加；此類題目綜合性較強，要注意能全面準確掌握所學物理規(guī)律的應用方法．