题目内容

边长为L的正方形金属框在水平恒力作用下,穿过如图所示的有界匀强磁场,磁场宽度为d(d>L),已知ab边进入磁场时,线框刚好做匀速运动,则线框进入磁场过程和从磁场另一侧穿出过程相比较,说法正确的是(  )
分析:根据楞次定律判断感应电流的方向,根据楞次定律的第二种表述:感应电流总要阻碍导体与磁体间相对运动,分析安培力的方向.由焦耳定律求解线框产生的电能.
解答:解:线框进入磁场过程:磁通量增加,根据楞次定律得知,线框感应电流方向沿逆时针方向;根据楞次定律的第二种表述:感应电流总要阻碍导体与磁体间相对运动,则知线框所受的安培力方向向左;产生的电能为 Q=
E2
R
t
=
(BLv)2
R
?
L
v
=
B2L3v
R

线框穿出磁场过程:磁通量减小,根据楞次定律得知,线框感应电流方向沿顺时针方向;根据楞次定律的第二种表述:感应电流总要阻碍导体与磁体间相对运动,则知线框所受的安培力方向向左;
线框进入和穿出磁场的两个过程中,水平恒力做功都是FL,进入过程线框做匀速运动,产生的电能等于FL.由于线框完全进入磁场后做匀加速运动,到出磁场时,线框的速度增大,产生的感应电流增大,所受的安培力增大,线框将做减速运动,减小的动能也转化为电能,所以出磁场过程产生的电能一定大于进磁场过程产生的电能.故AD正确.
故选AD
点评:本题中运用楞次定律判断感应电流方向和安培力方向,也可以根据左手定则判断安培力方向.
练习册系列答案
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(2011?天门二模)图1是示波管的原理图,它由电子枪、荧光屏和两对相互垂直的偏转电极XX′、YY′组成.偏转电极的极板都是边长为l的正方形金属板,每对电极的两个极板间距都为d.电极YY′的右端与荧光屏之间的距离为L.这些部件处在同一个真空管中.电子枪中的金属丝加热后可以逸出电子,电子经加速电极间电场加速后进入偏转电极间,两对偏转电极分别使电子在两个相互垂直的方向发生偏转.荧光屏上有xoy直角坐标系,x轴与电极XX′的金属板垂直(其正方向由X′指向X),y轴与电极YY′的金属板垂直(其正方向由Y′指向Y).已知电子的电量为e,质量为m.可忽略电子刚离开金属丝时的速度,并不计电子之间相互作用力及电子所受重力的影响.
(1)若加速电极的电压为U0,两个偏转电极都不加电压时,电子束将沿直线运动,且电子运动的轨迹平行每块金属板,并最终打在xoy坐标系的坐标原点.求电子到达坐标原点前瞬间速度的大小;
(2)若再在偏转电极YY′之间加恒定电压U1,而偏转电极XX′之间不加电压,求电子打在荧光屏上的位置与坐标原点之间的距离;
(3)(i)若偏转电极XX′之间的电压变化规律如图2所示,YY′之间的电压变化规律如图3所示.由于电子的速度较大,它们都能从偏转极板右端穿出极板,且此过程中可认为偏转极板间的电压不变.请在图4中定性画出在荧光屏上看到的图形;
(ii)要增大屏幕上图形在y方向的峰值,若只改变加速电极的电压U0、YY′之间电压的峰值Uy、电极XX?之间电压的峰值Ux三个量中的一个,请说出如何改变这个物理量才能达到目的.

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