题目内容

3.如图,边长为L的正方形导线框abcd质量为m,由ab边距磁场上边界L高处自由下落,并穿过磁场区域.当线框上边cd刚穿出磁场时,速度减为其下边ab刚进入磁场时的一半,磁场的宽度也为L,则线框穿越磁场过程中产生的焦耳热为(  )
A.$\frac{7}{4}$mgLB.$\frac{5}{2}$mgLC.$\frac{23}{8}$mgLD.$\frac{11}{4}$mgL

分析 先根据自由落体运动的规律求出线框ab边刚进入磁场时速度.线框穿越匀强磁场过程中机械能减小转化为内能,再对整个过程,运用能量守恒定律求解电热.

解答 解:设线框ab边刚进入磁场时速度大小为v.根据机械能守恒定律得:
mgL=$\frac{1}{2}$mv2
解得:v=$\sqrt{2gL}$
从线框下落到cd刚穿出匀强磁场的过程,根据能量守恒定律,焦耳热为:
Q=3mgL-$\frac{1}{2}$m($\frac{1}{2}$v)2=3mgL-$\frac{1}{4}$mgL=$\frac{11}{4}$mgL.
故选:D.

点评 本题是运用能量守恒定律处理电磁感应中能量问题,关键要正确分析能量是如何转化的.

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