题目内容

1.如图所示,匀强磁场的上下边界水平,宽度为L,方向垂直纸面向里.质量为m、边长为l(l<L)的正方形导线框abcd始终沿竖直方向穿过该磁场,已知cd边进入磁场时的速度为v0,ab边离开磁场时的速度也为v0,重力加速度的大小为g.下列说法正确的是(  )
A.线框进入和离开磁场时产生的感应电流方向相同
B.线框进入和离开磁场时受到的安培力方向相反
C.线框穿过磁场的过程中克服安培力所做的功为mg(L+l)
D.线框穿过磁场的过程中可能先做加速运动后做减速运动

分析 根据右手定则判断感应电流的方向,结合左手定则判断线框所受的安培力方向.根据动能定理,抓住动能的变化量为零,求出克服安培力做功的大小.

解答 解:A、线框进磁场时,cd边切割,根据右手定则知,感应电流的方向为逆时针,线框出磁场时,ab边切割,根据右手定则知,感应电流的方向为顺时针,故A错误.
B、线框进磁场时,cd边的电流方向为c到d,根据左手定则知,线框所受的安培力方向向上,出磁场时,ab边的电流方向为a到b,根据左手定则知,线框所受的安培力向上,即线框进入和离开磁场时受到的安培力方向相同,故B错误.
C、cd边进入磁场时的速度为v0,ab边离开磁场时的速度也为v0,动能的变化量为零,根据动能定理知,重力做功等于克服安培力做功,则克服安培力做功W=mg(L+l),故C正确.
D、线框进入磁场的过程,可能做匀速运动、加速运动或减速运动,由于线框完全在磁场中做匀加速运动,cd边刚穿出磁场时速度和ab边进入磁场时速度相等,都是v0,则线框进入磁场过程一定做减速运动,不可能加速,故D错误.
故选:C.

点评 解决本题的关键是恰当地选择研究过程,根据动能定理求出克服安培力所做的功,以及会根据动力学分析出线框的运动情况.

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