Question

20．如图所示，在光滑绝缘的水平面上方，有两个方向相反的水平方向匀强磁场，PQ为两个磁场的边界，磁场范围足够大，磁感应强度的大小分别为B₁=B、B₂=2B．一个竖直放置的边长为a、质量为m、电阻为R的正方形金属线框，以速度v垂直磁场方向从图中实线位置开始向右运动，当线框运动到分别有一半面积在两个磁场中时，线框的速度为$\frac{v}{2}$，则下列结论中正确的是（　　）

• A． 此时线框的加速度为$\frac{9{B}^{2}{a}^{2}{v}^{2}}{4mR}$
• B． 此过程中回路产生的电能为$\frac{3}{4}$mv²
• C． 此过程中通过线框截面的电量为$\frac{3B{a}^{2}}{2R}$
• D． 此时线框中的电功率为$\frac{9{B}^{2}{a}^{2}{v}^{2}}{4R}$

Answer 1

分析 根据法拉第电磁感应定律、欧姆定律和电量q=I△t相结合求解电量．此时线框中感应电动势为E=2Ba$\frac{v}{2}$，感应电流为I=$\frac{E}{R}$，线框所受的安培力的合力为F=2BIa，再由牛顿第二定律求解加速度．根据能量守恒定律求解产生的电能．由P=I²R求解电功率．

解答 解：A、此时感应电动势：E=2Ba$\frac{v}{2}$+Ba$\frac{v}{2}$=$\frac{3}{2}$Bav，线框电流为：I=$\frac{E}{R}$=$\frac{3Bav}{2R}$，由牛顿第二定律得：2BIa+BIa=ma_加，解得：a_加=$\frac{{9{B^2}{a^2}v}}{2mR}$，故A错误；
B、由能量守恒定律得，此过程中回路产生的电能为：E=$\frac{1}{2}$mv²-$\frac{1}{2}$m（$\frac{v}{2}$）²=$\frac{3}{8}$mv²，故B错误；
C、感应电动势为：E=$\frac{△∅}{△t}$，感应电流为：I=$\frac{E}{R}$，电荷量为：q=I△t，解得：q=$\frac{3B{a}^{2}}{2R}$，故C正确；
D、此时线框的电功率为：P=I²R=$\frac{9{B}^{2}{a}^{2}{v}^{2}}{4R}$，故D正确；
故选：CD

点评 本题考查电磁感应规律、闭合电路欧姆定律、安培力公式、能量守恒定律等等，难点是搞清楚磁通量的变化．