在光滑的水平地面上方,有两个磁感应强度大小均为B,方向相反的水平匀强磁场,如图所示,PQ为两个磁场的边界,磁场范围足够大.一个半径为d,质量为m,电阻为R的金属圆环垂直磁场方向,以速度v从如图位置运动,当圆环运动到直径刚好与边界线PQ重合时,圆环的速度为,则下列说法正确的是( )
A.此时圆环中的电功率为
B.此时圆环的加速度为
C.此过程中通过圆环截面的电荷量为
D.此过程中回路产生的电能为0.75mv2
在光滑的水平地面上方,有两个磁感应强度大小均为B,方向相反的水平匀强磁场,如图所示,PQ为两个磁场的边界,磁场范围足够大.一个半径为d,质量为m,电阻为R的金属圆环垂直磁场方向,以速度v从如图位置运动,当圆环运动到直径刚好与边界线PQ重合时,圆环的速度为,则下列说法正确的是( )
A.此时圆环中的电功率为
B.此时圆环的加速度为
C.此过程中通过圆环截面的电荷量为
D.此过程中回路产生的电能为0.75mv2
解析:当圆环运动到直径刚好与边界线PQ重合时,圆环左右两半环均产生感应电动势,根据右手定则可知,其感应电动势大小相等,方向相反,而整个回路组成串联电动势,则总电动势为E=2B×2d×=2Bdv,此时回路中的电流为I=
=
,圆环中的电功率为P=IE=
,即选项A正确.根据左手定则可判断,圆环左右两半环均受到大小相等、方向向左的安培力作用,合力为F=2BI×2d=
,因此,此时圆环的加速度为a=
=
,故选项B错误.在这一过程中,线圈向里的磁通量减少
,而线圈向外的磁通量增加
,则通过线圈的磁通量的变化量为ΔΦ=Bπd2,此过程中通过圆环截面的电荷量为q=
=
,故选项C正确.根据能量守恒定律可知,在这一过程中,线圈中产生的热量为Q=
mv2-
m
2=0.375mv2,则选项D错误.
答案:AC