题目内容

如图所示,用材料相同、粗细不同的导线绕成两个边长相等的单匝正方形线框I、Ⅱ,使它们从匀强磁场上方h处同时自由下落,线框平面始终与磁感线垂直,不计空气阻力,则( )

A.两线框同时落地
B.线框I先落地
C.线框I发出的热量多
D.两线框发出的热量相同
【答案】分析:根据牛顿第二定律、安培力公式F=、电阻定律、密度公式结合,推导出线框的加速度的表达式,分析加速度与导线截面积的关系,判断加速度的大小,分析线框的运动情况,就能确定下落时间的关系.根据能量守恒定律分析线圈发热量的关系.
解答:解:由v=得知,两个线圈进入磁场时的速度相等.
根据牛顿第二定律得:mg-F=ma,得
   a=g-
又安培力
得 
,m=ρ?4LS代入上式得
 
可见,上式各量都相同,则两个线圈下落过程中加速度始终相同,运动情况相同,故运动时间相同,同时落地.
根据能量守恒定律得:
   Q=mgH-mv2,下落的总高度H和落地速度v都相同,则质量大的发热量也大,即比较粗的线框I发出的热量多.故C正确.
故选:AC
点评:本题要牛顿第二定律、安培力公式、电阻定律、密度公式综合研究,得到加速度的表达式,才能分析线圈的运动情况关系,考查综合应用物理知识的能力.
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