题目内容

如图所示,在平行于水平地面的有理想边界的匀强磁场上方,有三个大小相同的,且用相同的金属材料制成的正方形线框,线框平面与磁场方向垂直.A线框有一个缺口,B、C线框都闭合但B线框导线的横截面积比C线框大.现将三个线框从同一高度由静止开始同时释放,下列关于它们落地时间的说法正确的是(  )
分析:A线圈有一个缺口,进入磁场后,不产生感应电流,不受安培力作用,只受重力,加速度等于g.而B、C线圈是闭合的,进入磁场后,产生感应电流,线圈受到竖直向上的安培力作用,根据牛顿第二定律研究BC加速度的关系,再分析下落时间的关系.
解答:解:A线圈进入磁场后,不产生感应电流,线圈不受安培力作用,只受重力,加速度等于g.而B、C线圈是闭合的,进入磁场后,产生感应电流,线圈受到竖直向上的安培力作用,加速度小于g,则A线圈最先落地.
设B、C线圈的边长为L,横截面积为S,电阻率为ρ电,密度为ρ密,质量为m,进入磁场后速度为v时加速度为a,
根据牛顿第二定律得:mg-
B2L2v
R
=ma,a=g-
B2L2v
mR
=g-
B2L2v
ρ?4LS?ρ
4L
S
=g-
B2v
16ρ?ρ
<g,可知a与横截面积S无关,所以B、C线圈同时落地.根据B、C的加速度小于A的加速度,可知,A最先落地.
故选:BD
点评:本题难点在于分析BC加速度与横截面积无关,要将质量和电阻细化,是解题的关键.
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