问题
选择题
在平行于水平地面的有界匀强磁场上方有三个单匝线圈A、B、C,从同一高度由静止开始同时释放,磁感线始终与线圈平面垂直,三个线圈都是由相同的金属材料制成的正方形,A线圈有一个小缺口,B和C都闭合,但B的横截面积比C的大,如图所示,下列关于它们落地时间的判断,正确的是( )
A.A、B、C同时落地 B. A最早落地
C.B和C在A之前同时落地 D. A和C在B之前同时落地
答案
答案:B
电磁感应中的力学问题.
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: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 , 。可知a与横截面积S无关,所以B、C线圈同时落地.