Question

3．如图所示，边长为L，电阻不计的单距正方形金属线框位于竖直平面内，连接的小灯泡的额定功率为P，线框及小灯泡的总质量为m，在线框的下方有一匀强磁场区域，区域宽度为l，磁感应强度方向与线框平面乘直，其上、下边界与线框底边均水平．线框从图示位置开始静止下落，穿越磁场的过程中，小灯泡始终正常发光．忽略灯泡大小对电路的影响，则（　　）

• A． 线框下边界刚进入磁场时感应电流的方向为d→c→b→a→d
• B． 有界磁场宽度l=L
• C． 线框匀速穿越磁场，速度恒为$\frac{P}{mg}$
• D． 线框穿越磁场的过程中，灯泡产生的焦耳热为mgL

Answer 1

分析 小灯泡始终正常发光，说明线框进入磁场做匀速运动，而且进入磁场和穿出磁场的过程都做匀速运动．根据平衡条件和功率公式求解磁场的磁感应强度．由功能关系知道灯泡的功率等于线框重力的功率，由P=mgv求解速度．由能量守恒定律求解焦耳热．

解答 解：A、由右手定则可知，线框下边界刚进入磁场时感应电流的方向为c→d→a→b→c，故A错误；
B、小灯泡始终正常发光，说明灯泡两端电压不变，故说明线圈在磁场只能做匀速运动，而且进入磁场和穿出磁场的过程都做匀速运动，则可知，cd边到达下边界时，ab边一直进入磁场才能一直做匀速运动，则说明有界磁场宽度l=L，故B正确．
C、设线框匀速运动的速度为v，由功能关系得：mgv=P，v=$\frac{P}{mg}$，故C正确．
D、线框穿越磁场的过程中，动能不变，减小的重力势能全部转化为系统的内能，由能量守恒定律得灯泡产生的焦耳热为2mgL，故D错误．
故选：BC．

点评 解决本题的关键是分析线框的运动情况，运用力学方法分析．可从力和能两个角度进行研究．注意明确灯泡一直正常发光所隐含的信息的掌握和应用．