Question

17．如圖所示，在傾角為θ的光滑斜面上，存在著兩個(gè)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B的勻強(qiáng)磁場區(qū)域．區(qū)域Ⅰ的磁場方向垂直斜面向上，區(qū)域Ⅱ的磁場方向垂直斜面向下，磁場邊界MN、PQ、GH均平行于斜面底邊，MP、PG的長度均為L．一個(gè)質(zhì)量為m、電阻為R、邊長也為L的正方形導(dǎo)線框，由靜止開始沿斜面下滑，下滑過程中ab邊始終與斜面底邊平行．t₁時(shí)刻ab邊剛越過GH進(jìn)入磁場Ⅰ區(qū)域，此時(shí)導(dǎo)線框恰好以速度v₁做勻速直線運(yùn)動(dòng)；t₂時(shí)刻ab邊下滑到PQ與MN的中間位置，此時(shí)導(dǎo)線框又恰好以速度v₂做勻速直線運(yùn)動(dòng)．重力加速度為g，下列說法正確的是（　�。�

• A． 當(dāng)ab邊剛越過PQ時(shí)，導(dǎo)線框的加速度大小為a=gsinθ
• B． 導(dǎo)線框兩次做勻速直線運(yùn)動(dòng)的速度之比v₁：v₂=4：1
• C． 從t₁到t₂的過程中，導(dǎo)線框克服安培力做的功等于機(jī)械能的減少量
• D． 從t₁到t₂的過程中，有$\frac{m（{{v}_{1}}^{2}-{{v}_{2}}^{2}）}{2}$的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能

Answer 1

分析 當(dāng)ab邊剛越過GH進(jìn)入磁場I時(shí)做勻速直線運(yùn)動(dòng)，安培力、支持力與重力的分力平衡，由平衡條件和安培力公式結(jié)合求解線圈ab邊剛進(jìn)入磁場I時(shí)的速度大��；當(dāng)線圈進(jìn)入磁場Ⅱ做勻速運(yùn)動(dòng)的過程中，再次根據(jù)平衡條件求解速度；從t₁到t₂的過程中，減小的機(jī)械能全部轉(zhuǎn)化為電能．根據(jù)能量守恒定律求電能．

解答 解：A、當(dāng)ab邊剛越過PQ時(shí)，由于兩個(gè)邊的切割磁感線的電動(dòng)勢方向相同，故電流增加為2倍，ab邊的安培力增加為2倍，cd邊也有了安培力，故加速度不為gsinθ，故A錯(cuò)誤；
B、第一次，根據(jù)平衡條件，有：mgsinθ-$\frac{{B}^{2}{L}^{2}{v}_{1}}{R}$=0；第二次，根據(jù)平衡條件，有：mgsinθ-2×B（$\frac{2BL{v}_{2}}{R}$）L=0
聯(lián)立解得：v₁：v₂=4：1，故B正確；
C、從t₁到t₂的過程中，根據(jù)功能關(guān)系，導(dǎo)線框克服安培力做功的大小等于機(jī)械能的減少，故C正確；
D、從t₁到t₂的過程中，有$\frac{1}{2}m{v}_{1}^{2}$-$\frac{1}{2}m{v}_{2}^{2}$+mg•△h的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，故D錯(cuò)誤；
故選：BC

點(diǎn)評(píng) 本題從力和能量兩個(gè)角度分析電磁感應(yīng)現(xiàn)象，安培力的表達(dá)式F=$\frac{{B}^{2}{L}^{2}v}{R}$是常用的經(jīng)驗(yàn)公式，要記牢．運(yùn)用動(dòng)能定理時(shí)，要分析所有力做功，不能遺漏．