问题 多选题

如图所示,水平方向的有界匀强磁场区域高度为d,三个宽度均为d的由相同导线制成的闭合导线框竖直置于磁场的上方,它们的底边处在同一高度,线框的高度hA=d/2,hB=d,hC=3d/2.当导线框A、B、C由静止开始释放后,在经过匀强磁场的过程中线框受到的磁场力始终小于线框的重力,则(  )

A.刚进入磁场时三个导线框的速度相同

B.线框进入磁场

d
2
后,导线框C的加速度最大

C.通过磁场过程中无感应电流的时间导线框A最长

D.导线框进入磁场后,位移小于

d
2以前,经相等位移时导线框C的速度最大

答案

A、线框下落过程进入磁场前,机械能均守恒,根据机械能守恒定律得 mgh=

1
2
mv2,得v=
2gh
,可知刚进入磁场时三个导线框的速度相同.故A正确.

B、线框进入磁场

d
2
后,线框完全进入磁场中,没有感应电流,不受安培力,加速度等于g,而BC仍有感应电流,受到向上的安培力,则它们的加速度小于g,故线框A的加速度最大.故B错误.

C、设线框的截面积为S,高度为h,电阻率为ρ1,电阻为R,密度为ρ2,则根据牛顿第二定律得,线框进入磁场后加速度为

   a=

mg-FA
m
=g-
B2d2v
R
m
=g-
B2d2v
ρ1
2(d+h)
S
ρ2•2(d+h)S
=g-
B2d2v
4ρ1ρ2(d+h)2
,则知,线框的高度越大,加速度越大,则线框进入磁场
d
2
后,导线框C的加速度最大,当线框A刚无感应电流时速度最小,没有感应电流时三个线框的加速度为g,A、C线框通过的位移相同,均为
d
2
,B一直有感应电流,则通过磁场过程中无感应电流的时间导线框A最长.故C正确.

C、由上分析得知,c线框进入磁场后加速度最大,经相等位移时导线框C的速度最大.故D正确.

故选ACD

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