解题思路:(1)图乙为速度-时间图象,斜率表示加速度,根据图象分析线框的运动情况:在0~t0时间内速度在减小,加速度也在减小,对应甲图中的进入磁场的过程,在t0~3t0时间内做匀加速直线运动,对应甲图中的完全在磁场中运动过程.
(2)当通过闭合回路的磁通量发生变化时,闭合回路中产生感应电流,所以只有在进入和离开磁场的过程中才有感应电流产生,根据安培定则可知,在此过程中才受到安培力.
(3)从1位置到2位置的过程中,外力做的功可以根据动能定理去求解.t因为t=0时刻和t=3t0时刻线框的速度相等,进入磁场和穿出磁场的过程中受力情况相同,故在位置3时的速度与t0时刻的速度相等,进入磁场克服安培力做的功和离开磁场克服安培力做的功一样多.
A.t=0时,线框右侧边MN的两端电压为外电压,总的感应电动势为:E=Bav0,则MN的两端电压为 U外=[3/4]E=[3/4]Bav0,故A错误;
B.根据图象可知在t0~3t0时间内,线框做匀加速直线运动,不受安培力,合力等于F,则在t0时刻线框的速度为v=v0-a•2t0=v0-
2Ft0
m.故B正确.
C.线框离开磁场的过程与进入磁场的过程完全相同,线框完全离开磁场的瞬间速度一定与t0时刻线框的速度相等,故C错误.
D.因为t=0时刻和t=3t0时刻线框的速度相等,进入磁场和穿出磁场的过程中受力情况相同,故完全离开磁场的瞬间速度与t0时刻的速度相等,进入磁场克服安培力做的功和离开磁场克服安培力做的功一样多.根据动能定理,外力做的功等于克服安培力做的功,即有Fb=Q,所以线框穿过磁场的整个过程中,产生的电热为2Fb,故D错误.
故选B.
点评:
本题考点: 导体切割磁感线时的感应电动势;匀变速直线运动的图像;电磁感应中的能量转化.
考点点评: 本题中速度--时间图象的斜率表示加速度.根据加速度的变化判断物体的受力情况.要注意当通过闭合回路的磁通量发生变化时,闭合回路中产生感应电流,所以只有在进入和离开磁场的过程中才有感应电流产生.