问题 选择题

在如图所示的倾角为θ的光滑斜面上,存在着两个磁感应强度大小均为B的匀强磁场,区域I的磁场方向垂直斜面向上,区域Ⅱ的磁场方向垂直斜面向下,磁场的宽度均为L,一个质量为m、电阻为R、边长也为L的正方形导线框,由静止开始沿斜面下滑,当ab边刚越过GH进入磁场Ⅰ区时,恰好以速度v1做匀速直线运动;当ab边下滑到JP与MN的中间位置时,线框又恰好以速度v2做匀速直线运动,从ab进入GH到JP与MN的中间位置的过程中,线框的动能变化量大小为△Ek,重力对线框做功大小为W1,安培力对线框做功大小为W2,下列说法中正确的有(    )

A.在下滑过程中,由于重力做正功,所以有v2>v1

B.在下滑过程中,由于重力做正功但安培力做负功,所以有v2=v1

C.从ab进入GH到JP与MN的中间位置的过程中,线框动能的变化量大小为△Ek= W2-W1

D.从ab进入GH到JP与MN的中间位置的过程,有(W1-△Ek)机械能转化为电能

答案

答案:C

当ab边刚越过GH进入磁场Ⅰ区时,恰好以速度 v1做匀速直线运动,则由法拉第电磁感应定律得 E1="BL" v1,回路总电流 I1=E1/R,导体棒滑动中受到安培力 F1=BI1L;当ab边下滑到JP与MN的中间位置时,线框又恰好以速度v2做匀速直线运动,此时正方形导线框的两边均切割磁感线,故这是典型的双电源问题,同理有E2=2BLv2,回路总电流 I2=E2/R,导体棒滑动中受到安培力

F2=2BI2L,故容易得到v2:v1 =1 :4 ,即选项AB错.

从ab进入GH到MN与JP的中间位置的过程中,线框的机械能减少量为△E,根据能量守恒定律,则线框的机械能减少量等于回路中产生的焦耳热,而电磁感应问题中克服安培力做功级全部转化为焦耳热,故有安培力对线框做功的绝对值W2等于线框的机械能减少量△E.在这个过程中,线框的机械能减少了,同时线框的重力势能减少了W1,根据动能定理,得线框动能变化量为合外力做功,即为W1-W2.C对;D错;

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