Question

7．如圖所示，在光滑水平面上，有豎直向下的勻強(qiáng)磁場，分布在寬度為L的區(qū)域內(nèi)，兩個(gè)邊長均為a（a＜L）的單匝閉合正方形線圈甲和乙，分別用相同材料不同粗細(xì)的導(dǎo)線繞制而成，且導(dǎo)線的橫截面積S_甲：S_乙=1：3．將線圈置于光滑水平面上且位于磁場的左邊界，并使兩線圈獲得大小相等、方向水平向右的初速度，若甲線圈剛好能滑離磁場，則（　�。�

• A． 乙線圈也剛好能滑離磁場
• B． 兩線圈進(jìn)入磁場過程中通過導(dǎo)線橫截面積電量相同
• C． 兩線圈完全進(jìn)入磁場后的動(dòng)能相同
• D． 甲線圈進(jìn)入磁場過程中產(chǎn)生熱量Q₁與乙線圈進(jìn)入磁場過程中產(chǎn)生熱量Q₂之比為$\frac{Q_1}{Q_2}=\frac{1}{3}$

Answer 1

分析 根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律、歐姆定律、安培力公式得到線框的加速度表達(dá)式，再分析兩個(gè)線圈的運(yùn)動(dòng)情況，即可判斷乙線圈能否滑離磁場．根據(jù)感應(yīng)電荷量公式q=n$\frac{△Φ}{R}$，分析電量關(guān)系．根據(jù)能量守恒定律分析熱量關(guān)系．

解答 解：
A、設(shè)任一線圈的橫截面積為S，電阻率為ρ_電，密度為ρ_密．
線圈進(jìn)入磁場時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電流為 I=$\frac{Bav}{R}$，所受的安培力大小為 F=BIa=$\frac{{B}^{2}{a}^{2}v}{R}$，加速度大小為 a=$\frac{F}{m}$=$\frac{{B}^{2}{a}^{2}v}{mR}$=$\frac{{B}^{2}{a}^{2}v}{4aS•{ρ}_{密}•{ρ}_{電}\frac{4a}{S}}$=$\frac{{B}^{2}v}{16{ρ}_{密}{ρ}_{電}}$，可知a與S無關(guān)，所以兩個(gè)線圈進(jìn)入磁場的過程，任意時(shí)刻加速度相同，同理離開磁場的過程任意時(shí)刻的加速度也相同，運(yùn)動(dòng)情況完全相同，所以若甲線圈剛好能滑離磁場，乙線圈也剛好能滑離磁場，故A正確．
B、根據(jù)感應(yīng)電荷量公式q=$\frac{△Φ}{R}$，可知，進(jìn)入磁場過程中磁通量的變化量相等，但由于兩個(gè)線圈的電阻不同，則兩線圈進(jìn)入磁場過程中通過導(dǎo)線橫截面電荷量不同，故B錯(cuò)誤．
C、根據(jù)A項(xiàng)分析可知，兩個(gè)線圈進(jìn)入磁場過程的初速度和末速度應(yīng)該分別相等，由于質(zhì)量不同，所以動(dòng)能的減小量不等，因此兩線圈完全進(jìn)入磁場后的動(dòng)能不等，故C錯(cuò)誤．
D、由m=4aS•ρ密，S_甲：S_乙=1：3，知甲乙線圈的質(zhì)量之比為 m_甲：m_乙=1：3
設(shè)甲、乙線圈的初速度為v₁，完全進(jìn)入磁場時(shí)的速度為v₂，根據(jù)能量守恒得：甲線圈進(jìn)入磁場過程中產(chǎn)生熱量Q₁=$\frac{1}{2}{m}_{甲}{v}_{1}^{2}$-$\frac{1}{2}{m}_{甲}{v}_{2}^{2}$，乙線圈進(jìn)入磁場過程中產(chǎn)生熱量 Q₂=$\frac{1}{2}{m}_{乙}{v}_{1}^{2}$-$\frac{1}{2}{m}_{乙}{v}_{2}^{2}$，可得$\frac{Q_1}{Q_2}=\frac{1}{3}$，故D正確．
故選：AD．

點(diǎn)評 本題關(guān)鍵要綜合考慮影響加速度的因素，將加速度表達(dá)式中質(zhì)量和電阻細(xì)化，掌握感應(yīng)電荷量公式q=n$\frac{△Φ}{R}$，理解掌握克服安培力做功等于產(chǎn)生的熱量等等，應(yīng)加強(qiáng)基礎(chǔ)知識的學(xué)習(xí)，提高綜合分析問題的能力．