题目内容

两个有界匀强磁场方向均垂直纸面,但方向相反,磁感应强度均为B,宽度分别为L和2L。有一边长为L的正方形闭合线圈在外力作用下,向右匀速通过整个磁场,如图所示,用i表示电路中的感应电流,F表示外力,FA表示线框受到的安培力,PQ表示线圈中的热功率,并以逆时针方向为感应电流正方向,向右为力的正方向,线圈在图示位置为位移起点,则下列图像中正确的是(      )

ACD

试题分析:当ab边刚好进入长为L的磁场时,穿过线圈垂直向外的磁通量在增大,根据楞次定律可得产生的感应电流方向为瞬时针,当ab边进入长度为2L的磁场到完全进入长度为2L的磁场的过程中,由于线圈的速度不变,所以磁通量变化率为原来的2倍,故产生的电流为原来的2倍,因为垂直向外的磁通量在减小,故产生的感应电流方向为逆时针,所以为正,当线圈完全进入长度为2L的磁场后,线圈中的磁通量不再发生变化,所以没有感应电流产生,当ab边将要穿过磁场时,穿过线圈的垂直向里的磁通量减小,所以会产生逆时针感应电流,故A正确,
因为线圈是匀速通过,所以外力和安培力等大反向,设刚开始时安培力大小为F,根据左手定则可知方向向左,故为负,所以外力方向向右,大小为F,当ab边进入长度为2L的磁场到完全进入长度为2L的磁场的过程中,ab和cd两个边切割磁感线,所以产生的安培力大小为4F,方向向左,故外力的大小为4F,方向向右,当线圈完全进入长度为2L的磁场后,线圈中的磁通量不再发生变化,所以没有感应电流产生,安培力和外力都为零,当ab边将要穿过磁场时,cd边切割磁感线,产生的安培力大小为F,方向向右,所以外力大小为F,方向向左,故B错误,C正确,
因为速度不变,所以电热全部转化为内能,故,设刚开始的一段时间内电流为I,则该过程中电热为P,当ab边进入长度为2L的磁场到完全进入长度为2L的磁场的过程中,产生的电流为原来的2倍,所以电热为4P,当线圈完全进入长度为2L的磁场后,电热为零,当ab边将要穿过磁场时,产生的电流为I,所以电热为P,故D正确,
点评:本题综合应用了导体在磁场中的运动规律,关键是需要分过程分析,难度适中
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