题目内容
(2010?西城区一模)如图所示,空间存在一有边界的条形匀强磁场区域,磁场方向与竖直平面(纸面)垂直,磁场边界的间距为L.一个质量为m、边长也为L的正方形导线框沿竖直方向运动,线框所在平面始终与磁场方向垂直,且线框上、下边始终与磁场的边界平行.t=0时刻导线框的上边恰好与磁场的下边界重合(图中位置I),导线框的速度为v0.经历一段时间后,当导线框的下边恰好与磁场的上边界重合时(图中位置II),导线框的速度刚好为零.此后,导线框下落,经过一段时间回到初始位置I.则( )
分析:解答本题应分析线框的受力,根据牛顿第二定律得到加速度与速度的关系,即可分析加速度的变化情况;
根据能量守恒分析线框返回原位置时速率关系,由动能定理判断上升和下降两过程合力做功关系.根据安培力表达式FA=
,分析线框克服安培力做功的关系.
根据能量守恒分析线框返回原位置时速率关系,由动能定理判断上升和下降两过程合力做功关系.根据安培力表达式FA=
B2L2v |
R |
解答:解:A、上升过程中,线框所受的重力和安培力都向下,线框做减速运动.设加速度大小为a,根据牛顿第二定律得:mg+
=ma,可见,线框速度减小时,加速度也减小.故A减小.
B、下降过程中,线框做加速运动,则有mg-
=ma,可见,随着速度的增大,加速度减小.故B错误.
C、由于电磁感应,线框中产生电能,根据能量守恒定律可知,线框返回原位置时速率减小,则上升过程动能的变化量大小大于下降过程动能的变化量大小,根据动能定理得知,上升过程中合力做功较大.故C错误.
D、根据能量守恒定律可知,线框经过同一位置时:上升的速率大于下降的速率,上升过程的安培力大小较大,而位移大小相等,所以上升过程中比下降过程中克服安培力做的功多.故D正确.
故选D
B2L2v |
R |
B、下降过程中,线框做加速运动,则有mg-
B2L2v |
R |
C、由于电磁感应,线框中产生电能,根据能量守恒定律可知,线框返回原位置时速率减小,则上升过程动能的变化量大小大于下降过程动能的变化量大小,根据动能定理得知,上升过程中合力做功较大.故C错误.
D、根据能量守恒定律可知,线框经过同一位置时:上升的速率大于下降的速率,上升过程的安培力大小较大,而位移大小相等,所以上升过程中比下降过程中克服安培力做的功多.故D正确.
故选D
点评:本题关键是分析受力,根据牛顿第二定律研究加速度如何变化.根据能量守恒分析安培力做功关系.
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