Question

邊長為L的正方形金屬框在水平恒力F作用下運動，穿過方向如圖所示的有界勻強磁場區(qū)域．磁場區(qū)域的寬度為d（d＞L）．已知ab邊進入磁場時，線框的加速度恰好為零．則線框進入磁場的過程和從磁場另一側(cè)穿出的過程相比較，有（ ）

A．線框一直做勻速直線運動
B．線框所受的安培力方向相反
C．線框進入磁場過程增加的內(nèi)能少于穿出磁場過程增加的內(nèi)能
D．線框進入磁場過程與穿出磁場過程所受的安培力大小相等

Answer 1

【答案】分析：分析線框所受的安培力，抓住安培力與速度成正比進行分析．根據(jù)楞次定律判斷安培力的方向．線框進入磁場過程做勻速運動，完全在磁場中運動時做勻加速運動，穿出磁場速度大于進入磁場的速度，線框?qū)⒆鰷p速運動，出磁場時大于或等于進入磁場時的速度，所用時間將縮短．根據(jù)功能關(guān)系分析熱量關(guān)系．
解答：解：A、由題，線框進入磁場時做勻速運動，完全在磁場中運動時磁通量不變，沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生，線框不受安培力而做勻加速運動，穿出磁場時，線框所受的安培力增大，大于恒力F，線框?qū)⒆鰷p速運動，故A錯誤．
B、根據(jù)楞次定律：感應(yīng)電流阻礙導(dǎo)體與磁場間相對運動，可知，安培力方向均水平向左，方向相同．故B錯誤．
C、根據(jù)功能關(guān)系可知，進入磁場產(chǎn)生的熱量Q₁=FL．穿出磁場過程，線框的動能減小，減小的動能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，則有FL+△E_k=Q₂．故進入磁場過程中產(chǎn)生的內(nèi)能少于穿出磁場過程產(chǎn)生的內(nèi)能．故C正確．
D、由上分析可知，線框進入磁場過程的速度小于與穿出磁場過程的速度，由F=可知，兩個過程所受的安培力大小不相等．故D錯誤．
故選C
點評：本題考查分析線框的受力情況和運動情況的能力，關(guān)鍵是分析安培力，來判斷線框的運動情況，再運用功能關(guān)系，分析熱量關(guān)系．