Question

【题目】如图所示，光滑绝缘水平面上的正方形金属框在水平恒力的作用下穿过竖直向下的有界匀强磁场区域，金属框的边长为l，磁场的宽度为L，且L>l。已知ab边进入磁场时，金属框的加速度恰好为零。用t1、Q1表示线框进入磁场的时间和此过程产生的焦耳热，用t2、Q2表示线框离开磁场的时间和此过程产生的焦耳热，则下列关系正确的是

A. t1> t2 B. t1<t2 C. Q1>Q2 D. Q1<Q2

Answer 1

【答案】AD

【解析】

分析线框所受的安培力，抓住安培力与速度成正比进行分析。根据楞次定律判断安培力的方向。线框进入磁场过程做匀速运动，完全在磁场中运动时做匀加速运动，穿出磁场速度大于进入磁场的速度，线框将做减速运动，出磁场时大于或等于进入磁场时的速度，所用时间将缩短。根据功能关系分析热量关系。

线框进入磁场时加速度恰好为零，则做匀速运动，完全在磁场中运动时磁通量不变，没有感应电流产生，线框不受安培力而做匀加速运动，穿出磁场时，线框所受的安培力增大，大于恒力F，线框将做减速运动，根据功能关系可知，进入磁场产生的热量Q1=FL．穿出磁场过程，线框的动能减小，减小的动能转化为内能，则有FL+△Ek=Q2．故进入磁场过程中产生的内能少于穿出磁场过程产生的内能，即Q1<Q2，故C错误，D正确。进入磁场的过程线框做匀速运动，完全在磁场中做加速运动，穿出磁场的过程做减速运动，最小速度等于进入的速度，则出离磁场的平均速度较大，而两个过程位移大小相等，所以进入磁场的过程的时间长于穿出磁场的过程的时间，即t1> t2，故A正确，B错误；故选AD。