3．如圖所示，邊長為L，電阻不計的單距正方形金屬線框位于豎直平面內(nèi)，連接的小燈泡的額定功率為P，線框及小燈泡的總質(zhì)量為m，在線框的下方有一勻強磁場區(qū)域，區(qū)域?qū)挾葹閘，磁感應(yīng)強度方向與線框平面乘直，其上、下邊界與線框底邊均水平．線框從圖示位置開始靜止下落，穿越磁場的過程中，小燈泡始終正常發(fā)光．忽略燈泡大小對電路的影響，則（　　）
A．線框下邊界剛進入磁場時感應(yīng)電流的方向為d→c→b→a→d
B．有界磁場寬度l=L
C．線框勻速穿越磁場，速度恒為$\frac{P}{mg}$
D．線框穿越磁場的過程中，燈泡產(chǎn)生的焦耳熱為mgL

分析 小燈泡始終正常發(fā)光，說明線框進入磁場做勻速運動，而且進入磁場和穿出磁場的過程都做勻速運動．根據(jù)平衡條件和功率公式求解磁場的磁感應(yīng)強度．由功能關(guān)系知道燈泡的功率等于線框重力的功率，由P=mgv求解速度．由能量守恒定律求解焦耳熱．

解答 解：A、由右手定則可知，線框下邊界剛進入磁場時感應(yīng)電流的方向為c→d→a→b→c，故A錯誤；
B、小燈泡始終正常發(fā)光，說明燈泡兩端電壓不變，故說明線圈在磁場只能做勻速運動，而且進入磁場和穿出磁場的過程都做勻速運動，則可知，cd邊到達下邊界時，ab邊一直進入磁場才能一直做勻速運動，則說明有界磁場寬度l=L，故B正確．
C、設(shè)線框勻速運動的速度為v，由功能關(guān)系得：mgv=P，v=$\frac{P}{mg}$，故C正確．
D、線框穿越磁場的過程中，動能不變，減小的重力勢能全部轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)的內(nèi)能，由能量守恒定律得燈泡產(chǎn)生的焦耳熱為2mgL，故D錯誤．
故選：BC．

點評 解決本題的關(guān)鍵是分析線框的運動情況，運用力學(xué)方法分析．可從力和能兩個角度進行研究．注意明確燈泡一直正常發(fā)光所隱含的信息的掌握和應(yīng)用．

練習(xí)冊系列答案
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