Question

3．如图所示，相距为L的两水平虚线是水平向里的匀强磁场的边界，正方形导线框abcd的边长为L、质量为m，将导线框在磁场上方高h处由静止开始释放，线框恰好匀速通过磁场，重力加速度为g，在线框穿过磁场的过程中（　　）

• A． 线框产生的焦耳热为2mgL
• B． 线框克服安培力做功为2mgL
• C． 线框减少的重力势能全部转变成电能
• D． 线框的机械能守恒

Answer 1

分析 线框恰好匀速通过磁场，则线框在磁场中受力平衡，洛伦兹力等于重力，方向竖直向上，根据恒力做功公式求出安培力做的功，从而求出克服安培力做的功，线框中产生的焦耳热等于克服安培力做功，
由能量守恒可知，从ab边刚进入磁场到cd边刚穿出磁场的整个过程：动能变化为0，减少的重力势能转化为线框产生的热量，根据线框动能和势能的变化判断机械能是否守恒．

解答 解：A、线框恰好匀速通过磁场，则线框在磁场中受力平衡，洛伦兹力等于重力，方向竖直向上，则克服安培力做功为：
W_克=-W_安=-（-mg•2L）=2mgL，而线框中产生的焦耳热等于克服安培力做功，所以Q=2mgL，故AB正确；
C、由能量守恒研究从ab边刚进入磁场到cd边刚穿出磁场的整个过程：动能变化为0，减少的重力势能转化为线框产生的热量，热量是由电能转化而来，即线框减少的重力势能全部转变成电能，故C正确；
D、线框下落过程中，动能不变，重力势能减小，机械能减小，不守恒，故D错误．
故选：ABC

点评 本题要抓住线框匀速运动，受力平衡，能根据平衡条件求出安培力，知道线框中产生的焦耳热等于克服安培力做功，能根据运动情况判断物体机械能是否守恒，难度适中．