如图所示,边长为 a 的正方形铝框平放在光滑绝缘水平桌面上,桌面上有边界平行、宽为 b 且足够长的匀强磁场区域,磁场方向垂直于桌面,铝框依靠惯性滑过磁场区域,滑行过程中铝框平面始终与磁场垂直且一边与磁场边界平行,已知 ,在滑入和滑出磁场区域的两个过程中( )
A .铝框所用时间相同 B .铝框上产生的热量相同
C .铝框中的电流方向相同 D .安培力对铝框的冲量相同
D
【详解】 A .铝框进入和离开磁场过程,磁通量变化,都会产生感应电流,受向左安培力而减速,完全在磁场中运动时磁通量不变做匀速运动;可知离开磁场过程的平均速度小于进入磁场过程的平均速度,所以离开磁场过程的时间大于进入磁场过程的时间, A 错误;
C .由楞次定律可知,铝框进入磁场过程磁通量增加,感应电流为逆时针方向;离开磁场过程磁通量减小,感应电流为顺时针方向, C 错误;
D .铝框进入和离开磁场过程安培力对铝框的冲量为
又
得
D 正确;
B .铝框进入和离开磁场过程,铝框均做减速运动,可知铝框进入磁场过程的速度一直大于铝框离开磁场过程的速度,根据
可知铝框进入磁场过程受到的安培力一直大于铝框离开磁场过程受到的安培力,故铝框进入磁场过程克服安培力做的功大于铝框离开磁场过程克服安培力做的功,即铝框进入磁场过程产生的热量大于铝框离开磁场过程产生的热量, B 错误。
故选 D 。
冲量:
定义
力与力的作用时间的乘积叫力的冲量
定义式
I=Ft
标失性
力是矢量,冲量也是矢量
过程性
冲量是描述力对物体作用的时间积累效应的物理量,力越大,作用时间越长,冲量就越大
绝对性
由于力和时间都跟参考系的选择无关,因此冲量也跟参考系的选择无关;另外物体受某个力的冲量只取决于这个力及其作用时间,与物体的运动状态、是否受其他力无关
单位
牛顿·秒,简称牛·秒,符号N·s
备注
(1)冲量表达式,I=Ft只适用于计算恒力的冲量;计算变力的冲量一般用动量定理。
(2)如图所示,在力F随时间t变化的F—t图像中,图线与时间轴之间的“面积”为力的冲量
(3)合外力冲量的计算。
①如果物体受到的各个力作用的时间相同,且都为恒力,可用计算;
②如果在物体运动的整个过程中不同阶段受力不同,则合冲量为各个阶段冲量的矢量和
冲量和功的区别:
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