题目内容
如图3-6-12所示,甲、乙两个完全相同的线圈,在距地面同一高度处由静止开始释放,A、B是边界范围、磁感应强度的大小和方向均完全相同的匀强磁场,只是A的区域比B的区域离地面高一些,两线圈下落时始终保持线圈平面与磁场垂直.则( )图 3-6-12
A.甲先落地 B.乙先落地 C.二者同时落地 D.无法确定
解析:先比较甲、乙线圈落地速度的大小,乙进入磁场时的速度较大,则安培力较大,克服安培力做功较多,即产生的焦耳热较多.由能量守恒定律可知,乙线圈落地速度较小.
线圈穿过磁场区域时受到的安培力为变力,设受到的平均安培力为F,穿过磁场时间为Δt,下落全过程时间为t,落地时的速度为v,则全过程由动量定理得
mgt-FΔt=mv
而FΔt=BIL·Δt,I=
所以FΔt=
可见,两下落过程安培力的冲量相等.
因为v乙<v甲,所以t乙<t甲
即乙线圈运动时间较短,先落地.
答案:B
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