2016年山东省德州市武城二中高考物理模拟试卷(6月份)

发布时间:2023-10-27 22:06:45    来源:查看试卷    点击:2258   
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如图所示,质量为m、连长为l的正方形线框abcd,在竖直平面内从有水平边界的匀强磁场上方h高处由静止自由下落.线框电阻为R,磁场宽度为H(l<H),磁感应强度为B,线框竖直下落过程中,ab边始终与磁场边界平行.已知ab边进入磁场时和ab边穿出磁场时的速度相等.此过程中(  )

A.线框的最大速度为

B.线框中产生的电热为mg(H﹣l)

C.线框中通过的电荷量为

D.ad边离开磁场的瞬间克服安培力做功的功率为


答案及解析:

知识点:闭合电路的欧姆定律

D

【考点】导体切割磁感线时的感应电动势;闭合电路的欧姆定律.

【分析】线框ab边进入磁场前,受到重力作用,做自由落体运动;ab边进入磁场时和ab边穿出磁场时的速度相等,说明线框刚进入磁场时是先减速后加速的运动.在进入磁场的过程中,线框ab边切割磁感线,ab边受到竖直向下的重力和竖直向上的安培力作用,做变减速直线运动,后若安培力等于重力,线框还可能做匀速直线运动;线框完全进入磁场中时,线框磁通量不发生变化,所以只受到重力作用,做自由落体运动;线框ab边在离开磁场时,cd边切割磁感线,所以受到竖直向下的重力和竖直向上的安培力作用,做变减速直线运动,由于线框的ab边刚进入磁场时的速度和ab边刚离开磁场时的速度相同,所以线框在进入和离开磁场的运动过程完全相同.

【解答】解:A、由过程分析知,线框的最大速度即为进入时的速度,此时,重力小于安培力,即,由机械能守恒:,得,故A错误;

Bab边进入磁场时和ab边穿出磁场时的速度相等,由动能定理得:,安培力做功转化为电热,即,故B错误;

C、线框进入磁场过程产生的感应电动势=,则线框中的感应电流,则电荷量,线框的ab边进入磁场过程和ab边离开磁场过程相同,所以线框通过的总电荷量,故C错误;

Dab边进入磁场时的速度,设线框正好完全进入磁场时的速度为,刚要离开时的速度,线框速度由变化到过程,线框在磁场中做自由落体运动,根据运动学公式

,得到;线框进入和离开磁场的运动完全相同,即线框cd边离开磁场的瞬时速度,此时安培力,结合瞬时功率,联立解得:P=,故D正确;

故选:D