Question

如圖所示，相距均為d的三條水平虛線L₁與L₂、L₂與L₃之間分別有垂直紙面向外、向里的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B、一個邊長也是d的正方形導(dǎo)線框，從L₁上方一定高處由靜止開始自由下落，當(dāng)ab邊剛越過L₁進(jìn)入磁場時，恰好以速度v₁做勻速直線運動；當(dāng)ab邊在越過L₂運動到L₃之前的某個時刻，線框又開始以速度v₂做勻速直線運動，在線框從進(jìn)入磁場到速度變?yōu)関₂的過程中，設(shè)線框的動能變化量大小為△E_k，重力對線框做功大小為W₁，安培力對線框做功大小為W₂，下列說法中正確的有（ ）

A．在導(dǎo)體框下落過程中，由于重力做正功，所以有v₂＞v₁
B．從ab邊進(jìn)入磁場到速度變?yōu)関₂的過程中，線框動能的變化量大小為△E_k=W₂-W₁
C．從ab邊進(jìn)入磁場到速度變?yōu)関₂的過程中，線框動能的變化量大小為△E_k=W₁-W₂
D．從ab邊進(jìn)入磁場到速度變?yōu)関₂的過程中，機(jī)械能減少了W₁+△E_k

Answer 1

【答案】分析：線框勻速運動時，重力與安培力平衡，安培力公式F=，由平衡條件可研究出兩次勻速運動時速度的大小關(guān)系．根據(jù)動能定理求解動能的變化量大小．由動能和重力勢能的變化量求解機(jī)械能的減小量．
解答：解：A、在導(dǎo)體框下落過程中，重力做正功，但安培力做負(fù)功，不能根據(jù)重力做功判斷兩速度的大小．
設(shè)線框勻速運動時速度大小為v，線框的電阻為R，質(zhì)量為m．
ab邊進(jìn)入磁場，由于線框勻速運動，則有
      mg=  ①
線框以速度v₂做勻速直線運動時，有
線框中總的感應(yīng)電動勢為 E=2Bdv₂，線框所受的安培力大小為 F=2BId=2Bd?=  ②
由①②比較得，v₁＞v₂．故A錯誤．
B、C從ab邊進(jìn)入磁場到速度變?yōu)関₂的過程中，根據(jù)動能定理得：線框動能的變化量大小為△E_k=W₁+W₂． 故BC均錯誤．
D、從ab邊進(jìn)入磁場到速度變?yōu)関₂的過程中，機(jī)械能減少等于重力勢能的減小量與動能減小量之和，而重力勢能的減小量等于重力做功W₁，即有△E=W₁+△E_k． 故D正確．
故選D
點評：本題運用能量守恒定律分析電磁感應(yīng)現(xiàn)象，首先要明確涉及到幾種形式的能，其次要搞清能量如何轉(zhuǎn)化，再根據(jù)減小的能與增加的能相等列式分析．