题目内容
15.如图甲所示,abcd是位于竖直平面内的正方形闭合金属线框,在金属线框的下方有一磁感应强度为B的匀强磁场区域,MN和M′N′是匀强磁场区域的水平边界,边界的宽度为S,并与线框的bc边平行,磁场方向与线框平面垂直.现让金属线框由距MN的某一高度从静止开始下落,图乙是金属线框由开始下落到完全穿过匀强磁场区域的v-t图象(其中OA、BC、DE相互平行).已知金属线框的边长为L(L<S)、质量为m,电阻为R,当地的重力加速度为g,图象中坐标轴上所标出的字母v1、v2、t1、t2、t3、t4均为已知量.(下落过程中bc边始终水平)根据题中所给条件,以下说法正确的是( )| A. | t2是线框全部进入磁场瞬间,t4是线框全部离开磁场瞬间 | |
| B. | 从bc边进入磁场起一直到ad边离开磁场为止,感应电流所做的功为mgS | |
| C. | V1的大小可能为$\frac{mgR}{{B}^{2}{L}^{2}}$ | |
| D. | 线框穿出磁场过程中流经线框横截面的电荷量比线框进入磁场过程中流经框横截面的电荷量多 |
分析 根据图象得出线框在穿越磁场整个过程中的运动规律,根据动能定理求出感应电流做功情况.抓住线框全部进入磁场时,可能重力和安培力平衡求出速度的大小.根据q=$\frac{△Φ}{R}$判断通过线框的电荷量大小.
解答 解:A、0-t1时间内做自由落体运动,可知从t1时刻进入磁场,开始做加速度减小的减速运动,t2时刻又做匀加速运动,且与自由落体运动的加速度相同,可知线框全部进入磁场,即t2是线框全部进入磁场瞬间,t3时刻开始做变减速运动,t4时刻,又做加速度为g的匀加速运动,可知t4是线框全部离开磁场瞬间,故A正确.
B、从bc边进入磁场起一直到ad边离开磁场为止,根据动能定理得,$mg(S+L)-{W}_{A}=\frac{1}{2}{{mv}_{1}}^{2}-\frac{1}{2}m{{v}_{2}}^{2}$,解得感应电流做功不等于mgS,出磁场时,设克服安培力做功为WA′,根据动能定理得,$mgL-{W}_{A}′=\frac{1}{2}m{{v}_{1}}^{2}-\frac{1}{2}m{{v}_{2}}^{2}$,则WA=mgs+WA′,可知故B错误.
C、线框全部进入磁场前的瞬间,可能重力和安培力平衡,有:$mg=\frac{{B}^{2}{L}^{2}{v}_{1}}{R}$,解得${v}_{1}=\frac{mgR}{{B}^{2}{L}^{2}}$,故C正确.
D、根据q=$\frac{△Φ}{R}$知,线框进入磁场和出磁场的过程中,磁通量的变化量相同,则通过的电荷量相同,故D错误.
故选:AC.
点评 解决本题的关键通过图线理清线框在整个过程中的运动规律,结合动能定理、共点力平衡进行求解,掌握电量的经验表达式q=n$\frac{△Φ}{R}$,并能灵活运用.
| A. | 重力、安培力、弹簧弹力做功的代数和等于金属棒的动能增量 | |
| B. | 金属棒向下运动时,流过电阻R 的电流方向为a→b | |
| C. | 金属棒静止时,弹簧上积累的弹性势能与此过程中产生的内能之和等于金属棒重力势能的减少量 | |
| D. | 电阻R 上产生的总热量等于导体棒克服安培力所做的功 |
| A. | 相同时间里物体通过位移相同 | B. | 是一种变加速运动 | ||
| C. | 是处在平衡状态下的运动 | D. | 是角速度和线速度不变的运动 |
| A. | Ea=3Eb,φa<φb | B. | Ea=$\frac{Eb}{3}$,φa>φb | C. | Ea=2Eb,φa>φb | D. | Ea=$\frac{Eb}{2}$,φa<φb |
| A. | 减小双缝间的距离,干涉条纹间的距离增大 | |
| B. | 增大双缝到屏的距离,干涉条纹间的距离减小 | |
| C. | 将绿光换为红光,干涉条纹间的距离减小 | |
| D. | 将绿光换为紫光,干涉条纹间的距离增大 |
| A. | A物体运动的角速度大小不变 | B. | A物体运动的线速度与半径成反比 | ||
| C. | B物体运动的角速度大小不变 | D. | B物体运动的角速度与半径成正比 |
| A. | 它所受的合外力一定不为零 | B. | 它所受的合外力一定是变力 | ||
| C. | 其速度可以保持不变 | D. | 其加速度可以保持不变 |