题目内容
20.两磁感应强度均为B的匀强磁场区I、Ⅲ,方向如图所示,两区域中间为宽为s的无磁场区Ⅱ,有一边长为L(L>s).电阻为R的均匀正方形金属线框abcd置于区域I,ab边与磁场边界平行,现拉着金属线框以速度v向右匀速运动,则( )A. | 当ab边刚进入中央无磁场区域Ⅱ时,ab两点间电压为$\frac{3BLv}{4}$ | |
B. | ab边刚进入磁场区域Ⅲ时,通过ab边的电流大小为$\frac{2BLv}{R}$,方向a→b | |
C. | 把金属线框从区域I完全拉入区域Ⅲ的过程中,拉力所做功为$\frac{2{B}^{2}{L}^{2}v}{R}$(2L-s) | |
D. | 当cd边刚出区域I到刚进入区域Ⅲ的过程中,回路中产生的焦耳热为$\frac{{B}^{2}{L}^{2}v}{R}$(L-s) |
分析 金属框从Ⅰ区域完全拉入Ⅲ区域过程可以分成三段研究:第一段ab在Ⅱ区运动,第二段ab在Ⅲ,cd在Ⅰ区运动,第三段cd在Ⅱ区运动.根据欧姆定律、安培力等知识求解.
解答 解:A、当ab边进入中央无磁场区域Ⅱ时,ab两点间电压 U=$\frac{1}{4}$E=$\frac{1}{4}$BLv.故A错误.
B、当ab边刚进入磁场区域Ⅲ时,ab边和cd边产生的感应电动势都是BLv,总电动势为2BLv,通过ab边的电流大小 I=$\frac{2BLv}{R}$,方向a→b,故B正确.
C、金属框从Ⅰ区域完全拉入Ⅲ区域过程中,拉力所做功 W=2$\frac{{B}^{2}{L}^{2}v}{R}$S+$\frac{(2BLv)^{2}}{R}$•$\frac{L-S}{v}$=$\frac{2{B}^{2}{L}^{2}v}{R}$(2L-S).故C正确.
D、当cd边刚出Ⅰ区域到刚进入Ⅲ区域的过程中,ab边切割磁感线,回路中有感应电流产生,则回路中产生的焦耳热为Q=$\frac{{B}^{2}{L}^{2}v}{R}$S.故D错误.
故选:BC
点评 本题要注意的是当ab边刚进入磁场区域III时,ab、cd都切割磁感线产生两个感应电动势,而且串联,电路中的总电动势为E总=2E=2BLv.
练习册系列答案
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