题目内容

14.如图所示,水平地面上方矩形虚线区域内有垂直纸面向里的匀强磁场,两个闭合线圈Ⅰ和Ⅱ分别用同样的导线绕制而成,其中I是边长为L的正方形,Ⅱ是边长为2L的正方形.将两线圈从同一高度同时由静止释放.线圈下边进入磁场时,I立即做一段时间的匀速运动.已知两线圈在整个运动过程中,下边始终平行于磁场上边界,不计空气阻力.则(  )
A.下边进入磁场时,线圈Ⅱ也立即做一段时间的匀速运动
B.从下边进入磁场开始的一段时间内,线圈Ⅱ做加速度不断减小的减速运动
C.两线圈产生的焦耳热相等
D.线圈Ⅰ先到达地面

分析 线框进入磁场后,受重力和安培力,根据牛顿第二定律,结合切割产生的感应电动势公式、闭合电路欧姆定律求出加速度的表达式,比较加速度的大小,完全进入磁场后,做匀加速直线运动,结合线框的运动规律,比较线框的运动时间.根据能量守恒定律,求出产生的热量.

解答 解:AB、线圈下边进入磁场时速度为v=$\sqrt{2gh}$,由于I立即做一段时间的匀速运动,故有:
mg=$BIL=B×\frac{BLv}{R}L=\frac{{{B}^{2}L}^{2}v}{R}$
而R=$ρ\frac{L}{S}$,m=ρ′4LS
故有:B2v=16gρρ′
由于线圈Ⅰ和Ⅱ分别用同样的导线绕制而成,从同一高度同时由静止释放,刚进入磁场时的速度相同,密度和电阻率相同,与边长无关,所以线圈Ⅱ也做一段时间的匀速运动,故A正确、B错误;
C、根据功能关系知,安培力做功转化为电热,故闭合线圈Ⅱ运动过程产生的焦耳热较多,故C错误;
D、每个线圈都进入磁场先匀速后自由落体,而总高度相同,故线圈Ⅰ先到达地面,故D正确.
故选:AD.

点评 本题综合考查了切割产生的感应电动势公式、闭合电路欧姆定律、牛顿第二定律、能量守恒定律等知识,综合性较强,对学生的能力要求较高,需加强这方面的训练.

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