如图所示,在倾斜角为θ的光滑斜面上,相距均为d的三条虚线l1、l2、l3,它们之间的区域Ⅰ、Ⅱ分别存在垂直斜面...
问题详情:
如图所示,在倾斜角为θ的光滑斜面上,相距均为d的三条虚线l1、l2、l3,它们之间的区域Ⅰ、Ⅱ分别存在垂直斜面向下和垂直斜面向上的匀强磁场,磁感应强度大小均为B,一个质量为m、边长为d、总电阻为R的正方形导线框从l1上方一定高度处由静止开始沿斜面下滑,当ab边在越过l1进入磁场Ⅰ时,恰好以速度v1做匀速直线运动;当ab边在越过l2运动到l3之前的某个时刻,线框又开始以速度v2做匀速直线运动,重力加速度为g.在线框从释放到穿出磁场的过程中,下列说法正确的是( )
A.线框中感应电流的方向不变
B.线框ab边从l1运动到l2所用时间大于从l2运动到l3所用时间
C.线框以速度v2匀速直线运动时,发热功率为
D.线框从ab边进入磁场到速度变为v2的过程中,减少的机械能△E机与重力做功WG的关系式是△E机=WG+mv﹣mv
【回答】
考点:导体切割磁感线时的感应电动势;功能关系.
专题:电磁感应与电路结合.
分析:感应电流的方向根据右手定则判断;由左手定则判断安培力方向;当ab边刚越过l1进入磁场I时做匀速直线运动,安培力、拉力与重力的分力平衡,由平衡条件和安培力公式结合求解线圈ab边刚进入磁场I时的速度大小;线圈进入磁场Ⅱ做匀速运动的过程中,分析线框的受力情况,由动能定理研究拉力F所做的功与线圈克服安培力所做的功的关系.
解答: 解:A、线圈的ab边进入磁场I过程,由右手定则判断可知,ab边中产生的感应电流方向沿a→b方向.dc边刚要离开磁场Ⅱ的过程中,由右手定则判断可知,cd边中产生的感应电流方向沿c→d方向,ab边中感应电流方向沿b→a方向,故A错误;
B、根据共点力的平衡条件可知,两次安培力与重力的分力大小相等、方向相反;第二种情况下,两边均受安培力,故v2应小于v1,则线框ab边从l1运动到l2所用时间小于从l2运动到l3的时间;故B错误;
C、线圈以速度v2匀速运动时,mgsinθ=2BId=2Bd,得v=;电功率P=Fv=mgsinθ×=;故C正确;
D、由能量守恒得知:线框从ab边进入磁场到速度变为v2的过程中,减少的机械能△E机与线框减小的重力势能与减小的动能之和,即为△E机=WG+mv﹣mv2.故D正确.
故选:CD.
点评:本题考查了导体切割磁感线中的能量及受力关系,要注意共点力的平衡条件及功能关系的应用,要知道导轨光滑时线框减小的机械能等于产生的电能.
知识点:法拉第电磁感应定律
题型:多项选择