Question

两个有界匀强磁场方向均垂直纸面，但方向相反，磁感应强度均为B，宽度分别为L和2L。有一边长为L的正方形闭合线圈在外力作用下，向右匀速通过整个磁场，如图所示，用i表示电路中的感应电流，F表示外力，F_A表示线框受到的安培力，P_Q表示线圈中的热功率，并以逆时针方向为感应电流正方向，向右为力的正方向，线圈在图示位置为位移起点，则下列图像中正确的是                            （      ）

A.                  B.              C.              D.

 

Answer 1

【答案】

ACD

【解析】

试题分析：当ab边刚好进入长为L的磁场时，穿过线圈垂直向外的磁通量在增大，根据楞次定律可得产生的感应电流方向为瞬时针，当ab边进入长度为2L的磁场到完全进入长度为2L的磁场的过程中，由于线圈的速度不变，所以磁通量变化率为原来的2倍，故产生的电流为原来的2倍，因为垂直向外的磁通量在减小，故产生的感应电流方向为逆时针，所以为正，当线圈完全进入长度为2L的磁场后，线圈中的磁通量不再发生变化，所以没有感应电流产生，当ab边将要穿过磁场时，穿过线圈的垂直向里的磁通量减小，所以会产生逆时针感应电流，故A正确，

因为线圈是匀速通过，所以外力和安培力等大反向，设刚开始时安培力大小为F，根据左手定则可知方向向左，故为负，所以外力方向向右，大小为F，当ab边进入长度为2L的磁场到完全进入长度为2L的磁场的过程中，ab和cd两个边切割磁感线，所以产生的安培力大小为4F，方向向左，故外力的大小为4F，方向向右，当线圈完全进入长度为2L的磁场后，线圈中的磁通量不再发生变化，所以没有感应电流产生，安培力和外力都为零，当ab边将要穿过磁场时，cd边切割磁感线，产生的安培力大小为F，方向向右，所以外力大小为F，方向向左，故B错误，C正确，

因为速度不变，所以电热全部转化为内能，故,设刚开始的一段时间内电流为I，则该过程中电热为P，当ab边进入长度为2L的磁场到完全进入长度为2L的磁场的过程中，产生的电流为原来的2倍，所以电热为4P，当线圈完全进入长度为2L的磁场后，电热为零，当ab边将要穿过磁场时，产生的电流为I，所以电热为P，故D正确，

考点：考查了导体切割磁感线运动，

点评：本题综合应用了导体在磁场中的运动规律，关键是需要分过程分析，难度适中