题目内容
【题目】在光滑水平面上,有一个粗细均匀的边长为L的单匝正方形闭合线框abcd,在水平外力的作用下,从静止开始沿垂直于磁场边界方向做匀加速直线运动,穿过匀强磁场,如图甲所示,测得线框中产生的感应电流的大小随时间t变化的关系如图乙所示,由图象可知( )
A. 线框受到的水平外力一定是恒定的
B. 线框边长与磁场宽度的比值为3︰8
C. 出磁场的时间是进入磁场时的一半
D. 出磁场的过程中外力做的功大于进入 磁场的过程中外力做的功
【答案】BD
【解析】设线框的电阻为R,受到的安培力为FA,根据牛顿第二定律可得:F-FA=ma,所以拉力,由于匀加速运动,所以v增大,拉力增大,A错误;设线框的加速度为a,则进入磁场时的速度为v1=at1=2a,完全进入磁场时的速度为v2=at2=4a,ab边刚好出磁场时的速度为v3=at3=6a,线框边长为,磁场的宽度为,所以线框宽度与磁场宽度的比值为3:8,B正确;线框进入和离开磁场运动的距离都是线框的边长L,所以,根据图乙可知线框进入磁场的时间为2,设离开磁场的时间为t,则有:L=v3t+at2,解得:t=46,所以,离开磁场的时间与进入磁场的时间之比为(23):1,故C错误;对线圈进行受力分析可知:进入和离开磁场时都有:在水平方向上,线圈只受安培力和外力的作用,且安培力方向向左,外力F方向向右,
F=F安+ma=BiL+ma,外力做的功W=Fs,s为线圈边长,所以,进入和离开两种情况s相同,而离开时的电流大于进入时,所以F出>F入,所以,W出>W入,故D正确.故选BD.
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