Question

兩個有界勻強磁場方向均垂直紙面，但方向相反，磁感應強度均為B，寬度分別為L和2L。有一邊長為L的正方形閉合線圈在外力作用下，向右勻速通過整個磁場，如圖所示，用i表示電路中的感應電流，F表示外力，F_A表示線框受到的安培力，P_Q表示線圈中的熱功率，并以逆時針方向為感應電流正方向，向右為力的正方向，線圈在圖示位置為位移起點，則下列圖像中正確的是                            （      ）

A.                  B.              C.              D.

 

Answer 1

【答案】

ACD

【解析】

試題分析：當ab邊剛好進入長為L的磁場時，穿過線圈垂直向外的磁通量在增大，根據楞次定律可得產生的感應電流方向為瞬時針，當ab邊進入長度為2L的磁場到完全進入長度為2L的磁場的過程中，由于線圈的速度不變，所以磁通量變化率為原來的2倍，故產生的電流為原來的2倍，因為垂直向外的磁通量在減小，故產生的感應電流方向為逆時針，所以為正，當線圈完全進入長度為2L的磁場后，線圈中的磁通量不再發生變化，所以沒有感應電流產生，當ab邊將要穿過磁場時，穿過線圈的垂直向里的磁通量減小，所以會產生逆時針感應電流，故A正確，

因為線圈是勻速通過，所以外力和安培力等大反向，設剛開始時安培力大小為F，根據左手定則可知方向向左，故為負，所以外力方向向右，大小為F，當ab邊進入長度為2L的磁場到完全進入長度為2L的磁場的過程中，ab和cd兩個邊切割磁感線，所以產生的安培力大小為4F，方向向左，故外力的大小為4F，方向向右，當線圈完全進入長度為2L的磁場后，線圈中的磁通量不再發生變化，所以沒有感應電流產生，安培力和外力都為零，當ab邊將要穿過磁場時，cd邊切割磁感線，產生的安培力大小為F，方向向右，所以外力大小為F，方向向左，故B錯誤，C正確，

因為速度不變，所以電熱全部轉化為內能，故,設剛開始的一段時間內電流為I，則該過程中電熱為P，當ab邊進入長度為2L的磁場到完全進入長度為2L的磁場的過程中，產生的電流為原來的2倍，所以電熱為4P，當線圈完全進入長度為2L的磁場后，電熱為零，當ab邊將要穿過磁場時，產生的電流為I，所以電熱為P，故D正確，

考點：考查了導體切割磁感線運動，

點評：本題綜合應用了導體在磁場中的運動規律，關鍵是需要分過程分析，難度適中