Question

3．如圖所示，為寬度均為2L有界勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向垂直紙面向外，距磁場區(qū)域的左側(cè)L處，有一邊長為L的正方形導(dǎo)體線框，總電阻為R，且線框平面與磁場方向垂直，現(xiàn)用恒力F使線框從靜止開始向右運(yùn)動(dòng)并穿過磁場區(qū)域，以初始位置為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，x表示線框相對釋放點(diǎn)的位移，已知線框剛進(jìn)入磁場即做勻速運(yùn)動(dòng)，規(guī)定感應(yīng)電流I沿順時(shí)針方向時(shí)為正，外力P向右為正．用a表示加速度，v表示線框的速度，E_k表示線框的動(dòng)能，則圖中可能正確的是（　�。�

• A．
• B．
• C．
• D．

Answer 1

分析 線框進(jìn)入磁場前做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，進(jìn)入磁場過程做勻速直線運(yùn)動(dòng)，完全進(jìn)入磁場后做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，離開磁場過程做加速度減小的減速運(yùn)動(dòng)，根據(jù)線框的運(yùn)動(dòng)過程分析線框的加速度、速度、動(dòng)能、電流如何變化．

解答 解：A、在0-L內(nèi)線框做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度a=Fm保持不變，在L-2L內(nèi)線框做勻速直線運(yùn)動(dòng)，a=0，在2L-3L內(nèi)線框做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度a=$\frac{F}{m}$保持不變，在3L-4L內(nèi)線框做減速直線運(yùn)動(dòng)，的加速度：a′=$\frac{{F}_{安培力}-F}{m}$=$\frac{{B}^{2}{L}^{2}v}{R}$-$\frac{F}{m}$，由于線框做減速直線運(yùn)動(dòng)，加速度越來越小且加速度減小的越來越慢，即線框做加速度減小的減速運(yùn)動(dòng)，故A正確；
B、在0-L內(nèi)線框做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，在L-2L內(nèi)線框做勻速直線運(yùn)動(dòng)，在2L-3L內(nèi)線框做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，在3L-4L內(nèi)做加速度減小的減速直線運(yùn)動(dòng)，故B正確；
C、在0-L內(nèi)線框做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，動(dòng)能：E_K=Fx，在L-2L內(nèi)線框做勻速直線運(yùn)動(dòng)，動(dòng)能保持不變；在2L-3L內(nèi)線框做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，E_K=E_K0+Fx，在3L-4L內(nèi)做加速度減小的減速直線運(yùn)動(dòng)，動(dòng)能隨x減小的越來越慢，故C正確；
D、在0-L內(nèi)線框不切割磁感線，不產(chǎn)生感應(yīng)電流，I=0，在L-2L內(nèi)線框做勻速直線運(yùn)動(dòng)，感應(yīng)電流：I=$\frac{BLv}{R}$保持不變，在2L-3L內(nèi)穿過線框的磁通量不變，I=0，在3L-4L內(nèi)做加速度減小的減速直線運(yùn)動(dòng)，感應(yīng)電流減小，由右手定則可知，L-2L與3L-4L內(nèi)的電流方向相反，故D正確；
故選：ABCD．

點(diǎn)評 此題電磁感應(yīng)中圖象的問題，近幾年高考中出現(xiàn)的較為頻繁，解答本題關(guān)鍵要掌握法拉第電磁感應(yīng)定律、歐姆定律、楞次定律、安培力公式等等知識(shí)，線框完全進(jìn)入磁場后線框左右兩邊都切割磁感線時(shí)，兩個(gè)感應(yīng)電動(dòng)勢方向相同，是串聯(lián)關(guān)系；電磁感應(yīng)與圖象結(jié)合的題目，應(yīng)注意一些關(guān)鍵位置，找出轉(zhuǎn)折點(diǎn)，可以采用排除法地行分析判斷．