Question

16．如图所示，金属线框abcd置于光滑水平桌面上，其右方存在一个有理想边界的方向竖直向下的矩形匀强磁场区，磁场宽度大于线圈宽度．金属线框在水平恒力F作用下向右运动，ab边始终保持与磁场边界平行．ab边进入磁场时线框恰好能做匀速运动．则下列说法中正确的是（　　）

• A． 线框穿出磁场过程中，一定先做减速运动
• B． 线框完全处于磁场中的运动阶段，F做的功大于线框动能的增加量
• C． 线框进入磁场过程，F做的功大于线框内增加的内能
• D． 线框穿出磁场过程中，F做的功等于线框中产生的焦耳热

Answer 1

分析 线框进入磁场的过程：内能可根据功能关系进行分析；根据动能定理分析动能的增量；线框完全进入磁场的过程：没有感应电流产生，不受安培力，线框做匀加速运动；线框穿出磁场过程：线框做减速运动，再根据功能关系分析F做的功与线框产生的焦耳热的关系．

解答 解：A、线框进入磁场的过程做匀速运动，恒力F等于安培力．线框完全处于磁场中的阶段，磁通量不变，没有感应电流产生，线框做匀加速运动，则线框穿出磁场时速度大于进入磁场时的速度，安培力增大，将大于F，所以线框将做减速运动，故A正确．
B、线框完全处于磁场中的阶段，磁通量不变，没有感应电流产生，线框做匀加速运动，根据功能关系可知，F做的功等于线框动能的增加量．故B错误．
C、线框进入磁场过程，动能不变，产生感应电流，根据功能关系得知，F做的功等于线框内增加的内能．故C错误．
D、线框穿出磁场过程中，由于速度增大，穿出时产生的感应电动势和感应电流大于进入磁场时的感应电动势和感应电流，线框所受的安培力也大于进入磁场时的安培力，这样线框做减速运动，根据功能关系得知，F做的功与线框动能减小量之和等于产生的焦耳热，则F做的功小于线框中产生的焦耳热，故D错误．
故选：A．

点评 解决本题首先要分析线框的受力情况，判断其完全在磁场中的运动情况，再运用功能关系分析各种能量如何变化．