如图所示,一金属方框abcd从离磁场区域上方高h处自由下落,进入与线框平面垂直的匀强磁场中,在进入磁场的过程中...
问题详情:
如图所示,一金属方框abcd从离磁场区域上方高h处自由下落,进入与线框平面垂直的匀强磁场中,在进入磁场的过程中,不可能发生的情况是( )
A. | 线框做加速运动,加速度a<g | B. | 线框做匀速运动 | |
C. | 线框做减速运动 | D. | 线框会反跳回原处 |
【回答】
考点:
导体切割磁感线时的感应电动势;牛顿第二定律.版权所有
专题:
电磁感应中的力学问题.
分析:
线框进入磁场后,由于电磁感应线框受到向上的安培力作用,根据安培力与重力大小关系,分析线框可能的运动情况.安培力大小与线框速度大小成正比,分析加速度的变化情况.
解答:
解:设线框cd边长为L,整个线框的电阻为R,进入磁场时速度为v,此时感应电动势为E=BLv
线框中的电流为I=
F受到向上的安培力为
F==
(1)如果F=mg,线框将匀速进入磁场;
(2)如果F<mg,线框将加速进入磁场,但随着速度的增大,F增大,加速度减小,因此进入磁场的过程是变加速运动,且a<g;
(3)如果F>mg,线框将减速进入磁场,但随着速度的减小,F减小,加速度的值将减小,因此也是变减速运动.
由此可见,其运动特点是由所处高度h决定(对于确定的线框),A、B、C三种情况均有可能,故A、B、C有可能.
线框进入磁场,才会受到向上的力,同时受到向上的力是因为有电流,由于克服安培力做功,有一部分机械能转化为电能,所以机械能不守恒.所以线框不可能反跳回原处.故D不可能.
本题选不可能的,故选D.
点评:
本题考查根据受力情况分析判断物体运动情况的能力.本题线框的高度未知,进入磁场时速度未知,所以安培力与重力的关系不确定,要分情况进行讨论.
知识点:法拉第电磁感应定律
题型:选择题
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