题目内容
【题目】如图所示,一长为2d、宽为d、质量为m、阻值为r的矩形导线框放在具有理想边界的匀强磁场上方,已知虚线1、2之间的磁场方向垂直纸面向外,虚线2、3之间的磁场方向垂直纸面向里,且磁感应强度的大小均为B。现将导线框无初速度地释放,导线框的AB边到达虚线1位置时刚好匀速,当导线框的AB边到达虚线2、3之间时再次匀速。假设整个过程中导线框的AB边始终与虚线平行,忽略空气的阻力,重力加速度为g。则下列说法正确的是
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A. 导线框从进入磁场到完全离开的整个过程中,安培力的大小恒定
B. 从导线框的AB边与虚线1重合到导线框的AB边刚到虚线2的过程中,导线框中产生的热量为2mgd
C. 导线框释放瞬间,AB边与虚线1的间距为![]()
D. 当AB边运动到虚线2、3之间再次匀速时,导线框的速度大小为![]()
【答案】CD
【解析】
试题根据安培力随速度的变化而变化分析线框的运动情况,判断安培力的变化情况。根据能量守恒定律求导线框中产生的热量。导线框的AB边到达虚线1位置时刚好匀速,由平衡条件求出线框的速度,再由机械能守恒求AB边与虚线1的间距。当AB边运动到虚线2、3之间再次匀速时,再由平衡条件求导线框的速度大小.
导线框向下运动的过程中,由楞次定律可知,安培力总是阻碍导线框的运动,即导线框所受的安培力方向与运动方向相反,因此导线框所受的安培力方向始终向上,但安培力大小随速度的变化而变化,A错误;因为导线框的AB边到达虚线1位置时刚好匀速,所以导线框在虚线1、2之间做匀速运动,故从导线框的AB边与虚线1重合到导线框的AB边刚到虚线2的过程中,导线框中产生的热量为
,B错误;导线框的AB边到达虚线1位置时刚好匀速,由平衡条件得
,解得
.从导线框刚释放到AB边与虚线1重合时,由机械能守恒定律得
,解得
,C正确;当导线框的AB边到达虚线2、3之间时再次匀速,导线框所受的安培力大小为
,由力的平衡条件知
,解得
,D正确.