题目内容

5.如图所示水平方向的匀强磁场宽度为d,三个宽度均为d的由相同导线制成的闭合导线框置于磁场的上方,它们的底边处在同一高度,线框的高度hA=$\frac{d}{2}$,hB=d.hC=$\frac{3d}{2}$.当导线框A、B、C由静止开始释放后,在经过匀强磁场的过程中线框受到的磁场力始终小于线框的重力,则(  )
A.刚进入磁场时三个导线框的速度相同
B.线框进入磁场$\frac{d}{2}$后,导线框C的加速度最大
C.通过磁场过程中线框A无感应电流的时间最长
D.通过磁场过程中线框B无感应电流的时间最短

分析 三个线框下落过程,机械能均守恒,可知刚进入磁场时三个导线框的速度相同.推导出安培力的表达式,根据牛顿第二定律分析加速度关系.当穿过线框的磁通量不变化时,没有感应电流产生.由运动学公式分析导线框进入磁场后,位移小于$\frac{d}{2}$以前,经相等位移时导线框速度关系,再分析时间的关系.

解答 解:A、三个线框下落过程进入磁场前,机械能均守恒,根据机械能守恒定律得 mgh=$\frac{1}{2}$mv2,得v=$\sqrt{2gh}$,可知刚进入磁场时三个导线框的速度相同.故A正确.
B、线框A进入磁场$\frac{d}{2}$后,线框完全进入磁场中,没有感应电流,不受安培力,加速度等于g,而B、C仍有感应电流,受到向上的安培力,则它们的加速度小于g,故线框A的加速度最大.故B错误.
CD、设线框的截面积为S,高度为h,电阻率为ρ1,电阻为R,密度为ρ2,则根据牛顿第二定律得,线框进入磁场后加速度为:
a=$\frac{mg-{F}_{安}}{m}$=g-$\frac{\frac{{B}^{2}{d}^{2}v}{R}}{m}$=g-$\frac{{B}^{2}{d}^{2}v}{{ρ}_{1}•\frac{2(d+h)}{S}•{ρ}_{2}S•2(d+h)}$=g-$\frac{{B}^{2}{d}^{2}v}{4{ρ}_{1}{ρ}_{2}(d+h)^{2}}$,则知,线框的高度越大,加速度越大,则线框进入磁场后,导线框C的加速度最大,当线框A刚无感应电流时速度最小,没有感应电流时三个线框的加速度为g,三个线框通过的位移相同,均为$\frac{d}{2}$,B、C一直有感应电流,则通过磁场过程中无感应电流的时间导线框A最长.故C正确,D错误.
故选:AC

点评 本题的关键是分析三个线框进入磁场后加速度关系,要综合考虑质量、电阻等因素,由牛顿第二定律进行分析.

练习册系列答案
相关题目

违法和不良信息举报电话:027-86699610 举报邮箱:58377363@163.com

精英家教网