Question

15．在光滑的水平面上方，有兩個(gè)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B，方向相反的水平勻強(qiáng)磁場(chǎng)，如圖．PQ為兩個(gè)磁場(chǎng)的邊界，磁場(chǎng)范圍足夠大．一個(gè)邊長(zhǎng)為a、質(zhì)量為m、電阻為R的金屬正方形線框，以速度v垂直磁場(chǎng)方向從如圖實(shí)線位置開始向右運(yùn)動(dòng)，當(dāng)線框運(yùn)動(dòng)到分別有一半面積在兩個(gè)磁場(chǎng)中時(shí)，線框的速度為v/2，則下列說法正確的是（　　）

• A． 此過程中通過線框截面的電量為$\frac{2B{a}^{2}}{R}$
• B． 此時(shí)線框的加速度為$\frac{{B}^{2}{a}^{2}v}{2mR}$
• C． 此過程中回路產(chǎn)生的電能為$\frac{3}{8}$mv²
• D． 此時(shí)線框中的電功率為$\frac{{B}^{2}{a}^{2}{v}^{2}}{R}$

Answer 1

分析 根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律求解感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，根據(jù)歐姆定律和電量q=I△t相結(jié)合求解電量．根據(jù)牛頓第二定律求解加速度．根據(jù)功能關(guān)系分析回路產(chǎn)生的電能，由P=I²R求解電功率．

解答 解：A、此過程穿過線框的磁通量的變化量為：△Φ=BS-0=BS=Ba²，此過程中通過線框截面的電量為q=I△t=$\frac{△Φ}{R}$=$\frac{B{a}^{2}}{R}$，故A錯(cuò)誤；
B、由牛頓第二定律得：2BIa=ma_加，解得：a_加=$\frac{{2B}^{2}{a}^{2}v}{mR}$．故B錯(cuò)誤；
C、此過程中回路產(chǎn)生的電能等于動(dòng)能的變化，即E_電=$\frac{1}{2}m{v}^{2}$-$\frac{1}{2}m{（\frac{v}{2}）}^{2}$=$\frac{3}{8}m{v}^{2}$，故C正確；
D、此時(shí)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)：E=2Ba•$\frac{v}{2}$=Bav，線框電流為：I=$\frac{E}{R}$=$\frac{Bav}{R}$，此時(shí)線框的電功率為：P=I²R=$\frac{{B}^{2}{a}^{2}{v}^{2}}{R}$，故D正確．
故選：CD．

點(diǎn)評(píng) 對(duì)于電磁感應(yīng)問題研究思路常常有兩條：一條從力的角度，重點(diǎn)是分析安培力作用下物體的平衡問題；另一條是能量，分析電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的能量如何轉(zhuǎn)化是關(guān)鍵．