题目内容
用同样的材料、不同粗细导线绕成两个质量面积均相同的正方形线圈Ⅰ和Ⅱ,使它们从离有理想界面的匀强磁场高度为h的地方同时自由下落,如图所示.线圈平面与磁感线垂直,空气阻力不计,则( )A.两线圈同时落地,线圈发热量相同
B.细线圈先落到地,细线圈发热量大
C.粗线圈先落到地,粗线圈发热量大
D.两线圈同时落地,细线圈发热量大
【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F=
得 a=g-
将R=
,m=ρ密?4LS代入上式得
a=g-
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-
,下落的总高度H和落地速度v都相同,则发热量也相同.故A正确.
故选A
点评:本题要牛顿第二定律、安培力公式F=
、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.
解答:解:由v=
根据牛顿第二定律得:mg-F=ma,得
a=g-
又安培力F=
得 a=g-
将R=
a=g-
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-
故选A
点评:本题要牛顿第二定律、安培力公式F=
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