(多选)如图所示,在水平界面EF、GH、JK间,分布着两个匀强磁场,两磁场方向水平且相反大小均为B,两磁场高均为L宽度圆限.一个框面与磁场方向垂直、质量为m电阻为R、边长也为L的正方形金属框abcd,从某一高度由静止释放,当ab边刚进入第一个磁场时,金属框恰好做匀速直线运动,当ab边下落到GH和JK之间的某位置时,又恰好开始做匀速直线运动.整个过程中空气阻力不计.则( )
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答案解析
分析:
线框ab边刚进入磁场做匀速直线运动,知所受的安培力和重力平衡,当ab边越过GH,回路产生的感应电流变大,则安培力大于重力,线框做减速运动,当安培力减小到与重力相等时,又做匀速直线运动.
解答:
解:A、线框向下运动,由楞次定律可知,安培力总是阻碍线框的运动,为阻碍线框运动,线框受到的安培力方向与运动方向相反,即线框受到的安培力方向始终向上,所受安培力方向始终保持不变,故A正确;
B、设金属框ab边刚进入磁场时的速度为v$_1$,当ab边下落到GH和JK之间的某位置时,又恰好开始做匀速直线运动的速度为v$_2$,由题意知,v$_2$<v$_1$,对ab边刚进入磁场,到刚到达第二个磁场的下边界过程中,由能量守恒得:Q=mg•2L+$\frac {1}{2}$mv$_1$_-$\frac {1}{2}$mv$_2$_,故B错误.
C、当ab边刚进入第一个磁场时,金属框恰好做匀速直线运动,由平衡条件得:mg=$\frac {B_L_v}{R}$,解得:v=$\frac {mgR}{B_L}$,从线框开始下落到刚进入磁场过程,由机械能守恒定律得:mgh=$\frac {1}{2}$mv_,解得:h=$\frac {m_gR}{2B_L}$,故C错误.
D、当ab边下落到GH和JK之间做匀速运动时,线框受到的安培力:F=2BIL=2BL$\frac {2BLv$_2$}{R}$=$\frac {4B_L_v$_2$}{R}$,由平衡条件得:mg=$\frac {4B_L_v$_2$}{R}$,解得:v$_2$=$\frac {mgR}{4B_L}$,故D正确.
故选:AD.
点评:
解决本题的关键搞清金属框在整个过程中的运动情况,结合切割产生的感应电动势公式、闭合电路欧姆定律以及能量守恒定律和共点力平衡进行求解.