Question

【題目】如圖所示，光滑絕緣水平面上的正方形金屬框在水平恒力的作用下穿過豎直向下的有界勻強磁場區域，金屬框的邊長為l，磁場的寬度為L，且L>l。已知ab邊進入磁場時，金屬框的加速度恰好為零。用t1、Q1表示線框進入磁場的時間和此過程產生的焦耳熱，用t2、Q2表示線框離開磁場的時間和此過程產生的焦耳熱，則下列關系正確的是

A. t1> t2 B. t1<t2 C. Q1>Q2 D. Q1<Q2

Answer 1

【答案】AD

【解析】

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，線框將做減速運動，出磁場時大于或等于進入磁場時的速度，所用時間將縮短。根據功能關系分析熱量關系。

線框進入磁場時加速度恰好為零，則做勻速運動，完全在磁場中運動時磁通量不變，沒有感應電流產生，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，線框將做減速運動，根據功能關系可知，進入磁場產生的熱量Q1=FL．穿出磁場過程，線框的動能減小，減小的動能轉化為內能，則有FL+△Ek=Q2．故進入磁場過程中產生的內能少于穿出磁場過程產生的內能，即Q1<Q2，故C錯誤，D正確。進入磁場的過程線框做勻速運動，完全在磁場中做加速運動，穿出磁場的過程做減速運動，最小速度等于進入的速度，則出離磁場的平均速度較大，而兩個過程位移大小相等，所以進入磁場的過程的時間長于穿出磁場的過程的時間，即t1> t2，故A正確，B錯誤；故選AD。