选择题6.0分
物理

20.如图所示,相距为d的两条水平虚线Ll、L2之间是方向水平向里的匀强磁场,磁感应

强度为B,正方形线圈abcd边长为L(L

方高h处静止释放,cd边刚进入磁场时速度为v0,cd边刚离开磁场时速度也为v0

则线圈穿越磁场的过程中,(从cd边刚进入磁场起一直到ab边离开磁场为止)以下

说法正确的是

A

感应电流所做的功为mgd

B

感应电流所做的功为2mgd

C

线圈的最小速度一定为mgR/B2L2

D

线圈的最小速度一定为

正确答案及相关解析

正确答案

BD

解析

AB、线圈在下落分别经过图中的四个位置:1位置cd边刚进入磁场,2位置ab边进入磁场,3位置cd边刚出磁场,4位置ab边刚出磁场,根据题意1、3位置速度为v0;2到3位置磁通量不变,无感应电流,线圈只受重力,做加速度为g的匀加速运动;结合1、3位置速度相同,可知1到2减速,2到3匀加速,3到4减速,并且1到2减速与3到4减速所受合力相同,运动情况完全相同.对线圈由1到3位置用动能定理:mgd-W=△Ek=0,W为克服安培力所做的功,根据能的转化和守恒定律,这部分能量转化为电能(电流所做的功),所以线圈由1到3位置电流做功为mgd;线圈由1到3位置过程中只有线圈由1到2位置有电流,所以线圈由1到2位置有电流做功为mgd,线圈由3到4位置与线圈由1到2位置完全相同,所以线圈由3到4位置有电流做功也为mgd.综上所述,从cd边刚进入磁场起一直到ab边离开磁场为止,即1到4位置电流做功为2mgd.A错误,B正确.

C、线圈速度最小时并未受力平衡,不满足

,所以C错误.

D、有以上分析可知2和4位置速度最小,初始位置到1位置自由落体,2到3位置做加速度为g的匀加速运动

,结合两式解得;D正确.

故选:BD

考查方向

导体切割磁感线时的感应电动势

解题思路

圈在下落分别经过图中的四个位置:初位置到1位置自由落体,2位置到3位置做加速度为g的匀加速运动,所以1位置到2位置必做减速运动,同样3位置到4位置必做减速运动,运动情况与1位置到2位置完全相同,产生的电能也相同.1位置到3位置用动能定理可计算1位置到2位置克服安培力做功,根据能的转化和守恒定律可得1位置到2位置电流做功,也等于3位置到4位置电流做功.综上所述可求电流做功.初位置到1位置自由落体,2位置到3位置做加速度为g的匀加速运动,使用运动学公式即可求出线圈穿越磁场的最小速度.

易错点

只有线圈越过磁场边界时才有电流,产生电能;2到3位置磁通量不变,无感应电流,线圈只受重力,做加速度为g的匀加速运动.

知识点

动能 动能定理 功能关系