如圖所示,水平地面上方矩形區域記憶體在垂直紙面向裡的勻強磁場,兩個用相同材料、相同粗細的導線繞制的單匝閉合正方形...
問題詳情:
如圖所示,水平地面上方矩形區域記憶體在垂直紙面向裡的勻強磁場,兩個用相同材料、相同粗細的導線繞制的單匝閉合正方形線圈1和2,其邊長L1=2L2,在距磁場上介面h高處由靜止開始自由下落,再逐漸完全進入磁場,最後落到地面.運動過程中,線圈平面始終保持在豎直平面內且下邊緣平行於磁場上邊界.設線圈1、2落地時的速度大小分別為v1、v2,在磁場中運動時產生的熱量分別為Q1、Q2,通過線圈截面的電荷量分別為q1、q2,不計空氣阻力,則( )
A.v1<v2,Q1>Q2,q1>q2
B.v1=v2,Q1=Q2,q1=q2
C.v1<v2,Q1>Q2,q1=q2
D.v1=v2,Q1<Q2,q1<q2
【回答】
A
【解析】試題分析:線圈從同一高度下落,到達磁場邊界時具有相同的速度v,切割磁感線產生感應電流,受到磁場的安培力大小為,由電阻定律有: ,( 為材料的電阻率,L為線圈的邊長,S為導線的橫截面積),線圈的質量為,( 為材料的密度).當線圈的下邊剛進入磁場時其加速度為: ,聯立得,加速度為:,則知,線圈1和2進入磁場的過程先同步運動,由於當線圈2剛好全部進入磁場中時,線圈1由於邊長較長還沒有全部進入磁場,線圈2完全進入磁場後做加速度為g的勻加速運動,而線圈1仍先做加速度小於g的變加速運動,完全進入磁場後再做加速度為g的勻加速運動,兩線圈勻加速運動的位移相同,所以落地速度關係為.由能量守恆可得(H是磁場區域的高度),因為, ,所以可得.根據知, ,A正確.
考點:考查了導體切割磁感線運動
【名師點睛】本題要注意分析物體的運動狀態及能量變化情況,關鍵點在於分析線圈進入磁場的過程,由牛頓第二定律得到加速度關係,將電阻和質量細化,列式分析物體的運動情況關係.
知識點:法拉第電磁感應定律
題型:選擇題
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