如图所示,空间存在一有边界的条形匀强磁场区域,磁场方向与竖直平面(纸面)垂直,磁场边界的间距为
。一个质量为
、边长也为
的正方形导线框沿竖直方向运动,线框所在平面始终与磁场方向垂直,且线框上、下边始终与磁场的边界平行。
时刻导线框的上边恰好与磁场的下边界重合(图中位置Ⅰ),导线框的速度为
。经历一段时间后,当导线框的下边恰好与磁场的上边界重合时(图中位
置Ⅱ),导线框的速度刚好为零。此后,导线框下落,经过一段时间回到初始位置Ⅰ。则 ( )
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A.上升过程中,导线框的加速度逐渐增大
B.下降过程中,导线框的加速度逐渐增大
C.上升过程中,合力做的功与下降过程中合力做的功相等
D.上升过程中,克服安培力做的功比下降过程中的多
D
【解析】
试题分析:在导线框的上边在磁场中运动时,由于穿过线圈的磁通量增大,所以产生的安培力向下,当导线框的下边做切割磁感线运动时,由于穿过线圈的磁通量减小,所以产生的安培力向下,线框还受到竖直向下的重力作用,所以加速度向下,物体做减速运动,由于速度在减小,所以安培力在减小,故线框向下的合力在减小,所以加速度在减小,A错误;
下降过程中,根据楞次定律可得受到的安培力向上,重力大于安培力,所以加速度向下,合力向下,速度越来越大,安培力越来越大,所以向下的合力减小,故加速度减小,B错误
根据
可得上升和下降过程中合力不同,所以做功不同,C错误;
由于上升和下降过程中需要克服安培力做功,所以系统产生热能,故在上升和下降的同一位置时上升的速度大于下降的速度,故上升过程中平均安培力大于下降过程中的平均安培力,所以上升过程中,克服安培力做的功比下降过程中的多,D正确;
故选D
考点:考查了导体切割磁感线运动,功能关系等
点评:做本题的关键是对两条边在磁场中运动时,受到的安培力的变化进行分析
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科目:高中物理 来源:2011年衡阳市高二下学期期中考试物理卷 题型:计算题
如图所示,空间存在一方向竖直向下的匀强电场。长L=0.5 m的绝缘细线一端固定于电场中的O点,另一端系一带电荷量q=+4×10-5C、质量m=0.1 kg的小球在竖直平面内做圆周运动。已知当小球以速率v=4 m/s通过最高点A时,绝缘细线中的张力为2 N,(取g=10m/s2)
求
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1.匀强电场的场强大小
2.小球过最低点时的速率
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