20.如图所示,相距为d的两水平线L1和L2分别是水平向里的匀强磁场的边界,磁场的磁感应强度为B,正方形线框abcd边长为L(L<d)、质量为m,电阻为R。将线框在磁场上方高h处由静止释放,ab边刚进入磁场和穿出磁场时的速度恰好相等。则在线框全部穿过磁场的过程中 ( )
A、ab两端的电势差为:
B、C根据能量守恒,分析从ab边刚进入磁场到ab边刚穿出磁场的过程:动能变化为0,线框的重力势能减小转化为线框产生的热量,则 Q=mgd;
ab边刚进入磁场速度为v0,穿出磁场时的速度也为v0,所以从ab边刚穿出磁场到cd边刚离开磁场的过程,线框产生的热量与从ab边刚进入磁场到ab边刚穿出磁场的过程产生的热量相等,所以线框从ab边进入磁场到cd边离开磁场的过程,产生的热量为 Q′=2mgd,则感应电流做功为 W=Q′=2mgd.故C正确,B错误。
D、因为线框进磁场时要减速,即此时的安培力大于重力,速度减小,安培力也减小,当安培力减至等于重力时,线框做匀速运动,全部进入磁场将匀加速运动,设线框的最小速度为vm,知全部进入磁场的瞬间速度最小。
由动能定理得:从ab边刚进入磁场到线框完全进入磁场时,则有:
解得:vm=,故D正确.
从ab边刚进入磁场到ab边刚穿出磁场的整个过程中,根据能量守恒定律求解线圈产生的热量,即可得到感应电流做功.线框完全进入磁场后,到ab边刚出磁场,没有感应电流,线框不受安培力,做匀加速运动,ab边进入磁场时速度为v0,cd边刚穿出磁场时速度也为v0,说明线框出磁场过程一定有减速运动,dc刚进入磁场时速度最小,根据动能定理求解最小速度.
本题关键要认真分析题设的条件,抓住ab边进入磁场时速度和ab边刚穿出磁场时速度相同是分析的突破口,来分析线框的运动情况。