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L.一个质量为m、边长也为L的正方形导线框沿竖直方向运动,线框所在平面始终

◎ 题目

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L.一个质量为m、边长也为L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.t=0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v0.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(  )
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的相等
D.上升过程中克服安培力做的功比下降过程中的多
魔方格

◎ 答案

D

◎ 解析

试题分析:

A、上升过程中,线框所受的重力和安培力都向下,线框做减速运动.设加速度大小为a,根据牛顿第二定律得:mg+B2L2v/R=ma,可见,线框速度减小时,加速度也减小.故A错误;

B、下降过程中,线框做加速运动,则有mg-B2L2v/R=ma,可见,随着速度的增大,加速度减小.故B错误;
C、由于电磁感应,线框中产生电能,根据能量守恒定律可知,线框返回原位置时速率减小,则上升过程动能的变化量大小大于下降过程动能的变化量大小,根据动能定理得知,上升过程中合力做功较大.故C错误;
D、根据能量守恒定律可知,线框经过同一位置时:上升的速率大于下降的速率,上升过程的安培力大小较大,而位移大小相等,所以上升过程中比下降过程中克服安培力做的功多.故D正确。
故选:D

◎ 知识点

    专家分析,试题“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L.一个质量为m、边长也为L的正方形导线框沿竖直方向运动,线框所在平面始终…”主要考查了你对  【导体切割磁感线时的感应电动势】,【电磁感应现象中的磁变类问题】,【电磁感应现象中的切割类问题】  等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。

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