题目内容

1.如图所示,在倾角为θ的光滑斜面上,存在着两个匀强磁场,磁感应强度大小为均B,磁场方向如图(两区域磁场方向相反)均与斜面垂直,磁场的宽度MJ和JG均为L,一个质量为m、电阻为R、边长也为L的正方形导线框,由静止开始沿斜面下滑,当ab边刚越过GH进入磁场Ⅰ区时,线框恰好以速度 v1做匀速直线运动;当ab边下滑到JP与MN的中间位置时,线框又恰好以速度v2做匀速直线运动,从ab进入GH到MN与JP的中间位置的过程中,线框的机械能减少量为△E,重力对线框做功的绝对值为W1,安培力对线框做功的绝对值为W2,下列说法中正确的有(  )
A.v1:v2=4:1B.v1:v2=2:1C.△E=W1+W2D.△E=W1

分析 t1时刻ab边刚越GH进入磁场I区域,导线框以速度v1做匀速直线运动;t2时ab边下滑到JP与MN的中间位置,此时线框又恰好以速度v2做匀速直线运动,则知两次匀速运动时,重力沿斜面向下的分力与安培力平衡,列式求解速度v1:v2.
从t1到t2过程中,线框克服安培力做功的大小等于重力势能的减少量与动能减小量之和,根据能量守恒定律求出线框的机械能减少量为△E.

解答 解:AB、t1时刻,线圈做匀速直线运动,所受的安培力与重力的下滑分力平衡,则得:F1=$\frac{{B}^{2}{L}^{2}{v}_{1}}{R}$=mgsinθ,
t2时刻,有安培力 F2=2BLI2=2BL$\frac{2BL{v}_{2}}{R}$=mgsinθ,由两式比较得,v1:v2=4:1.故A正确,B错误.
CD、导线框克服安培力做功的大小等于回路中产生的焦耳热,此过程中,线框的重力势能和动能均减小,根据功能关系得知,线圈克服安培力做功的大小等于机械能的减少量.△E=W2,故CD错误.
故选:A

点评 本题中线框出现两次平衡状态,由E=BLv、I=$\frac{E}{R}$、F=BIL推导安培力的表达式是关键,要注意t2时刻线框ab、cd都切割磁感线产生感应电动势,线框中总电动势为2BLv

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