解题思路:当磁场以相同速度v向右匀速运动,金属框的最大速度为vm时,线框左右两条边bc和ad都切割磁感线,产生两个感应电动势,线框相对于磁场的速度大小为v-vm,方向向左,bc和ad产生的感应电动势大小都为BL(v-vm),两边都磁场向前的安培力,安培力大小均为F=BIL.金属框匀速运动时,速度达到最大.推导出安培力表达式,由平衡条件求出磁场向右匀速运动的速度v.
由题,当金属框的最大速度为vm时,线框相对于磁场的速度大小为v-vm,方向向左,bc和ad产生的感应电动势大小都为:E=BL(v-vm),
线框中感应电流大小为I=[2E/R],由右手判断可知,感应电流方向为顺时针方向,由左手定则可知,bc和ad所受安培力方向均向右,安培力大小均为F=BIL,联立得到:
F=
2B2L2(v−vm)
R
根据平衡条件得:
2F=f
代入解得:vm=
4B2L2v−fR
4B2L2.
故选C
点评:
本题考点: 导体切割磁感线时的感应电动势;共点力平衡的条件及其应用;安培力;电磁感应中的能量转化.
考点点评: 本题容易产生的错误往往有三个:一是认为线框切割速度是vm,产生的感应电动势是BLvm;二是线框认为只有一边切割磁感线;三是线框左右都受安培力,漏掉一边.