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如图所示,水平地面上方矩形区域内存在垂直纸面向里的匀强兹场,两个边长相等的单线闭合正方形线I和Ⅱ,分别用相同材料,不同粗细的导线绕制(Il为细导线)。两线圈在距磁场上界面h高处由静止开始自由下落,再进入磁场,最后落到地面。运动过程中,线圈平面始终保持在整直平面内且下边缘平行于磁场上功界。设线圈I、Ⅱ落地时的速度大小分别为v1、v2在磁场中运动时产生的热量分别为Q1、Q2,不计空气阻力则
A.v1<v2,Q1<Q2
B.v1=v2,Q1=Q2

C.v1<v2,Q1>Q2
D.v1=v2,Q1<Q2

    考点:能量守恒定律;闭合电路的欧姆定律;安培力的计算;导体切割磁感线时的感应电动势.

    专题:压轴题.

    分析:两矩形线圈进入磁场之前,均做自由落体运动,因下落高度一致,所以两线圈会以同样的速度进入磁场,由法拉第电磁感应定律可求出进入磁场边界时的感应电动势,从而表示出受到磁场的安培力.由电阻定律表示出两线圈的电阻,结合牛顿运动定律表示出加速度,可分析出加速度与线圈的粗细无关,从而判断出两线圈运动一直同步,得出落地速度相同的结论.因最终落地速度大小相同,由能量的转化与守恒可知,损失的机械能(转化为了内能)与线圈的质量有关,从而判断出产生的热量大小.

    解答:由于从同一高度下落,到达磁场边界时具有相同的速度v,切割磁感线产生感应电流同时受到磁场的安培力为:

    故选D.

    点评:此题的分析首先要进行分段,即为进入磁场之前和进入磁场之后,在进入磁场之前,两线圈均做自由落体运动.当线圈的一边进入磁场后,开始受到安培力的作用,此时在竖直方向上还受到重力作用;当线圈的上下两边都进入磁场,通过线圈的磁通量不再发生变化,就不会再有安培力,线圈就会只在重力作用下运动直至落地.

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第1个回答  2014-02-05
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