5.如图3甲所示,竖直平面内正方形线框abcd从图示位置由静止释放,线框释放处下方MN与PQ之间存在一个垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为B,图乙为线框下落的v-t图像,时刻线框下端bc边进入磁场,
时刻线框下端bc边到达磁场下边界PQ。若线框匝数为N,线框总电阻为R,忽略空气阻力,重力加速度为g,则以下分析正确的是
A.线框进入磁场与穿出磁场时电流方向相同
B.正方形线框的边长为
C.时刻后线框将做匀减速运动
D.线框质量为
BD
A.金属线框刚进入磁场时磁通量增加,根据楞次定律判断可知,感应电流方向沿abcda方向,金属线框离开磁场时磁通量减小,根据楞次定律判断可知,感应电流方向沿adcba故A错误.
B. 由图乙知,金属框进入磁场以速度为v1做匀速直线运动,则正方形金属框的边长为
L=v1(t2-t1),故B正确;C. 由图乙知,线框在(t2-t1)内线框做匀速运动,此时线圈的重力等于安培力的大小,当线框全部进入磁场中时,线框做匀加速直线运动,对应的时间为,当线框穿出磁场时,由于线框全部进入磁场时不受安培力,加速了一段时间,当穿出时磁场时,安培力比重力大,线框做减速运动,由牛顿第二定律得
,所以线框做加速度越来越小的减速运动,故C错误;D. 由图乙知,线框进入磁场以速度为v1做匀速直线运动此时的安培力等于重力的大小
,解得
,故D正确;故本题选BD
根据楞次定律判断感应电流的方向;由图象可知,金属框进入磁场过程中做匀速直线运动解得线框的长度,结合图象分析出线框全部进入磁场与线框穿出磁场阶段线框运动的运动情况,当线框刚进入磁场时由平衡条件解出线框的质量。
关键结合图象分析清楚线框的运动情况;