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【题目】如图所示,相距为d的两条水平虚线L1、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<d),质量为m、电阻为R,将线圈在磁场上方h高处由静止释放,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 , 则线圈穿过磁场的过程中(从cd边刚进入磁场起一直到ab边离开磁场为止)(  )

A.感应电流所做的功为2mgd
B.感应电流所做的功为mgd
C.线圈的最小速度可能为
D.线圈的最小速度一定是

【答案】B,C,D
【解析】解:AB、根据能量守恒,研究从cd边刚进入磁场到cd边刚穿出磁场的过程:动能变化量为0,重力势能转化为线框进入磁场的过程中产生的热量,Q=mgd.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,所以从cd边刚穿出磁场到ab边离开磁场的过程,线框产生的热量与从cd边刚进入磁场到ab边刚进入磁场的过程产生的热量相等,所以线圈从cd边进入磁场到ab边离开磁场的过程,产生的热量Q′=2mgd,感应电流做的功为2mgd.A符合题意,B不符合题意.

C、线框可能先做减速运动,在完全进入磁场前已做匀速运动,刚完全进入磁场时的速度最小,则mg=BIL=BL ,则最小速度 v= .C符合题意.

D、因为进磁场时要减速,线圈全部进入磁场后做匀加速运动,则知线圈刚全部进入磁场的瞬间速度最小.设线圈的最小速度为vm

线圈从开始下落到线圈刚完全进入磁场的过程,根据能量守恒定律得:mg(h+L)=Q+ m

由上可知,Q=mgd

解得线圈的最小速度为:vm= .D符合题意.

故答案为:BCD.

从cd边刚进入磁场到cd边刚穿出磁场的过程:重力势能转化为线框进入磁场的过程中产生的热量,Q=mgd.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,所以从cd边刚穿出磁场到ab边离开磁场的过程,线框产生的热量与从cd边刚进入磁场到ab边刚进入磁场的过程产生的热量相等,所以线圈从cd边进入磁场到ab边离开磁场的过程,产生的热量Q′=2mgd,感应电流做的功为2mgd.线框在完全进入磁场前已做匀速运动,刚完全进入磁场时的速度最小,线圈全部进入磁场后做匀加速运动,则知线圈刚全部进入磁场的瞬间速度最小.

练习册系列答案
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(3)对于该实验装置,你认为以下操作和要求一定要完成的是:____________

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