Question

15．如图，光滑斜面的倾角为θ，斜面上放置一矩形导体线框abcd，ab边的边长为l₁，bc边的边长为l₂，线框的质量为m，电阻为R，线框通过绝缘细线绕过光滑的滑轮与重物相连，重物质量为M，斜面上ef线（ef平行底边）的右方有垂直斜面向上的匀强磁场，磁感应强度为B，如果线框从静止开始运动，进入磁场的最初一段时间是做匀速运动的，且线框的ab边始终平行底边，则下列说法不正确的是（　　）

• A． 线框进入磁场前运动的加速度为$\frac{Mg-mgsinθ}{m}$
• B． 线框进入磁场时匀速运动的速度为$\frac{（Mg-mgsinθ）R}{B{l}_{1}}$
• C． 线框做匀速运动的总时间为$\frac{{B}^{2}{{l}_{1}}^{2}}{（Mg-mgsinθ）R}$
• D． 该匀速运动过程产生的焦耳热为（Mg-mgsinθ）l₂

Answer 1

分析 线框进入磁场前，根据牛顿第二定律求解加速度．由题，线框进入磁场的过程做匀速运动，M的重力势能减小转化为m的重力势能和线框中的内能，根据能量守恒定律求解焦耳热．由平衡条件求出线框匀速运动的速度，再求出时间．

解答 解：A、线框进入磁场前，对整体，根据牛顿第二定律得：Mg-mgsinθ=（m+M）a，解得：a=$\frac{Mg-mgsinθ}{m+M}$．故A错误．
BC、设线框匀速运动的速度大小为v，则线框受到的安培力大小为F=$\frac{{B}^{2}{l}_{1}^{2}v}{R}$，根据平衡条件得：F=Mg-mgsinθ，联立两式得，v=$\frac{（Mg-mgsinθ）R}{{B}^{2}{{l}_{1}}^{2}}$，
匀速运动的时间为 t=$\frac{{l}_{2}}{v}$=$\frac{{B}^{2}{{l}_{1}}^{2}{l}_{2}}{（Mg-mgsinθ）R}$．故B、C错误．
D、线框进入磁场的过程做匀速运动，M的重力势能减小转化为m的重力势能和线框中的内能，根据能量守恒定律得：焦耳热为Q=（Mg-mgsinθ）l₂．故D正确．
本题选错误的，故选：ABC．

点评 对于电磁感应问题研究思路常常有两条：一条从力的角度，重点是分析安培力作用下导体棒的平衡问题，根据平衡条件列出方程；另一条是能量，分析涉及电磁感应现象中的能量转化问题，根据动能定理、功能关系等列方程求解．