Question

如圖所示，金屬線框abcd置于光滑水平桌面上，其右方存在一個(gè)有理想邊界的方向豎直向下的矩形勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)，磁場(chǎng)寬度大于線圈寬度．金屬線框在水平恒力F作用下向右運(yùn)動(dòng)，ab邊始終保持與磁場(chǎng)邊界平行．a(chǎn)b邊進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)線框恰好能做勻速運(yùn)動(dòng)．則下列說(shuō)法中正確的是（　　）

• A、線框進(jìn)入磁場(chǎng)過(guò)程，F(xiàn)做的功大于線框內(nèi)增加的內(nèi)能
• B、線框完全處于磁場(chǎng)中的階段，F(xiàn)做的功大于線框動(dòng)能的增加量
• C、線框穿出磁場(chǎng)過(guò)程中，F(xiàn)做的功等于線框中產(chǎn)生的焦耳熱
• D、線框穿出磁場(chǎng)過(guò)程中，F(xiàn)做的功小于線框中產(chǎn)生的焦耳熱

Answer 1

分析：線框進(jìn)入磁場(chǎng)的過(guò)程：內(nèi)能可根據(jù)功能關(guān)系進(jìn)行分析；根據(jù)動(dòng)能定理分析動(dòng)能的增量；
線框完全進(jìn)入磁場(chǎng)的過(guò)程：沒(méi)有感應(yīng)電流產(chǎn)生，不受安培力，線框做勻加速運(yùn)動(dòng)；
線框穿出磁場(chǎng)過(guò)程：線框做減速運(yùn)動(dòng)，再根據(jù)功能關(guān)系分析F做的功與線框產(chǎn)生的焦耳熱的關(guān)系．

解答：解：A、線框進(jìn)入磁場(chǎng)的過(guò)程做勻速運(yùn)動(dòng)，動(dòng)能不變，產(chǎn)生感應(yīng)電流，根據(jù)功能關(guān)系得知，F(xiàn)做的功等于線框內(nèi)增加的內(nèi)能．故A錯(cuò)誤．
B、線框完全處于磁場(chǎng)中的階段，磁通量不變，沒(méi)有感應(yīng)電流產(chǎn)生，線框做勻加速運(yùn)動(dòng)，根據(jù)功能關(guān)系可知，F(xiàn)做的功等于線框動(dòng)能的增加量．故B錯(cuò)誤．
C、D線框穿出磁場(chǎng)過(guò)程中，由于速度增大，穿出時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流大于進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流，線框所受的安培力也大于進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)的安培力，這樣線框做減速運(yùn)動(dòng)，根據(jù)功能關(guān)系得知，F(xiàn)做的功與線框動(dòng)能減小量之和等于產(chǎn)生的焦耳熱，則F做的功小于線框中產(chǎn)生的焦耳熱，故C錯(cuò)誤，D正確．
故選：D

點(diǎn)評(píng)：解決本題首先要分析線框的受力情況，判斷其完全在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)情況，再運(yùn)用功能關(guān)系分析各種能量如何變化．