Question

兩個(gè)有界勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向均垂直紙面，但方向相反，磁感應(yīng)強(qiáng)度均為B，寬度分別為L(zhǎng)和2L。有一邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方形閉合線圈在外力作用下，向右勻速通過整個(gè)磁場(chǎng)，如圖所示，用i表示電路中的感應(yīng)電流，F(xiàn)表示外力，F(xiàn)_A表示線框受到的安培力，P_Q表示線圈中的熱功率，并以逆時(shí)針方向?yàn)楦袘?yīng)電流正方向，向右為力的正方向，線圈在圖示位置為位移起點(diǎn)，則下列圖像中正確的是                            （      ）

A.                  B.              C.              D.

 

Answer 1

【答案】

ACD

【解析】

試題分析：當(dāng)ab邊剛好進(jìn)入長(zhǎng)為L(zhǎng)的磁場(chǎng)時(shí)，穿過線圈垂直向外的磁通量在增大，根據(jù)楞次定律可得產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向?yàn)樗矔r(shí)針，當(dāng)ab邊進(jìn)入長(zhǎng)度為2L的磁場(chǎng)到完全進(jìn)入長(zhǎng)度為2L的磁場(chǎng)的過程中，由于線圈的速度不變，所以磁通量變化率為原來的2倍，故產(chǎn)生的電流為原來的2倍，因?yàn)榇怪毕蛲獾拇磐�量在減小，故產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針，所以為正，當(dāng)線圈完全進(jìn)入長(zhǎng)度為2L的磁場(chǎng)后，線圈中的磁通量不再發(fā)生變化，所以沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生，當(dāng)ab邊將要穿過磁場(chǎng)時(shí)，穿過線圈的垂直向里的磁通量減小，所以會(huì)產(chǎn)生逆時(shí)針感應(yīng)電流，故A正確，

因?yàn)榫�圈是勻速通過，所以外力和安培力等大反向，設(shè)剛開始時(shí)安培力大小為F，根據(jù)左手定則可知方向向左，故為負(fù)，所以外力方向向右，大小為F，當(dāng)ab邊進(jìn)入長(zhǎng)度為2L的磁場(chǎng)到完全進(jìn)入長(zhǎng)度為2L的磁場(chǎng)的過程中，ab和cd兩個(gè)邊切割磁感線，所以產(chǎn)生的安培力大小為4F，方向向左，故外力的大小為4F，方向向右，當(dāng)線圈完全進(jìn)入長(zhǎng)度為2L的磁場(chǎng)后，線圈中的磁通量不再發(fā)生變化，所以沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生，安培力和外力都為零，當(dāng)ab邊將要穿過磁場(chǎng)時(shí)，cd邊切割磁感線，產(chǎn)生的安培力大小為F，方向向右，所以外力大小為F，方向向左，故B錯(cuò)誤，C正確，

因?yàn)樗俣炔蛔�，所以電熱全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故,設(shè)剛開始的一段時(shí)間內(nèi)電流為I，則該過程中電熱為P，當(dāng)ab邊進(jìn)入長(zhǎng)度為2L的磁場(chǎng)到完全進(jìn)入長(zhǎng)度為2L的磁場(chǎng)的過程中，產(chǎn)生的電流為原來的2倍，所以電熱為4P，當(dāng)線圈完全進(jìn)入長(zhǎng)度為2L的磁場(chǎng)后，電熱為零，當(dāng)ab邊將要穿過磁場(chǎng)時(shí)，產(chǎn)生的電流為I，所以電熱為P，故D正確，

考點(diǎn)：考查了導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動(dòng)，

點(diǎn)評(píng)：本題綜合應(yīng)用了導(dǎo)體在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，關(guān)鍵是需要分過程分析，難度適中