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(2011?静安区二模) 如图所示,A、B为不同金属制成的正方形线框,导线截面积相同,A的边长是B的二倍,A的密度是B的
1
2
,A的电阻是B的4倍,当它们的下边在同一高度竖直下落,垂直进入如图所示的磁场中,A框恰能匀速下落,那么(  )
分析:线框在进入磁场前做自由落体运动,由自由落体运动规律可以求出线框进入磁场时速度的表达式;
线框进入磁场时,对线框受力分析,根据线框的受力情况判断线框的运动状态;
由E=BLv求出感应电动势,由欧姆定律求出感应电流;由电流的变形公式求出感应电话量;
由电功公式求出线框进入磁场过程中消耗的电能.
解答:解:A、设线框下落的高度是h,线框做自由落体运动,线框进入磁场时的速度v2=2gh,v=
2gh
,两线框进入磁场时的速度相等,
线框进入磁场时受到的安培力F=BIL=B
BLv
R
L=
B2L2v
R
,A进入磁场时做匀速直线运动,则
B2L2v
R
=mg,A的边长是B的二倍,A的电阻是B的4倍,
两线框的速度相等,由
B2L2v
R
可知,B受到的安培力等于A受到的安培力;导线截面积相同,A的边长是B的二倍,A的密度是B的
1
2
,则A与B的质量相等,
B受到的重力与A的重力相等,所在B进入磁场时,受到的拿破仑等于重力,B受到的合力为零,B做匀速直线运动,故A正确;
B、线框进入磁场时的感应电流I=
E
R
=
BLv
R
,A的边长是B的二倍,A的电阻是B的4倍,进入磁场后,A、B中感应电流强度之比是1:2,故B错误;
C、感应电荷量Q=It=
BLv
R
×
L
v
=
BL2
R
,A的边长是B的二倍,A的电阻是B的4倍,二框全部进入磁场的过程中,通过截面的电量相等,故C正确;
D、消耗的电能W=I2Rt=(
BLv
R
)2×R×
L
v
=
B2L3v
R
,v与B相同,A的边长是B的二倍,A的电阻是B的4倍,二框全部进入磁场的过程中,消耗的电能之比为2:1,故D错误;
故选AC.
点评:本题涉及的知识点较多,考查了:自由落体运动规律、导体棒切割磁感线产生感应电动势、欧姆定律、电流定义式、安培力公式、电功公式、电阻定律、密度公式的变形公式等问题,是一道综合题,熟练掌握并灵活应用基础知识,是正确解题的前提与关键.
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