Question

5．如圖所示，金屬線框abcd置于光滑水平桌面上，其右方存在一個有理想邊界的方向豎直向下的矩形勻強磁場區(qū)，磁場寬度大于線圈寬度．金屬線框在水平恒力F作用下向右運動，ab邊始終保持與磁場邊界平行．a(chǎn)b邊進入磁場時線框恰好能做勻速運動．則下列說法中正確的是（　　）

• A． 線框進入磁場過程，F(xiàn)做的功大于線框內(nèi)增加的內(nèi)能
• B． 線框完全處于磁場中的階段，F(xiàn)做的功大于線框動能的增加量
• C． 線框穿出磁場過程中，F(xiàn)做的功等于線框中產(chǎn)生的焦耳熱
• D． 線框穿出磁場過程中，F(xiàn)做的功小于線框中線框中產(chǎn)生的焦耳熱

Answer 1

分析 線框進入磁場的過程：內(nèi)能可根據(jù)功能關(guān)系進行分析；根據(jù)動能定理分析動能的增量；線框完全進入磁場的過程：沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生，不受安培力，線框做勻加速運動；線框穿出磁場過程：線框做減速運動，再根據(jù)功能關(guān)系分析F做的功與線框產(chǎn)生的焦耳熱的關(guān)系．

解答 解：A、線框進入磁場的過程做勻速運動，動能不變，產(chǎn)生感應(yīng)電流，根據(jù)功能關(guān)系得知，F(xiàn)做的功等于線框內(nèi)增加的內(nèi)能．故A錯誤．
B、線框完全處于磁場中的階段，磁通量不變，沒有感應(yīng)電流產(chǎn)生，線框做勻加速運動，根據(jù)功能關(guān)系可知，F(xiàn)做的功等于線框動能的增加量．故B錯誤．
CD、線框穿出磁場過程中，由于速度比進入磁場時增大，穿出時產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流大于進入磁場時的感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流，線框所受的安培力也大于進入磁場時的安培力，這樣線框做減速運動，根據(jù)功能關(guān)系得知，F(xiàn)做的功與線框動能減小量之和等于產(chǎn)生的焦耳熱，則F做的功小于線框中產(chǎn)生的焦耳熱，故C錯誤，D正確．
故選：D．

點評 解決本題首先要分析線框的受力情況，判斷其完全在磁場中的運動情況，再運用功能關(guān)系分析各種能量如何變化．