Question

3．圖中四個物體由金屬圓環(huán)組成，它們所用材質(zhì)和圓環(huán)半徑都相同，2環(huán)較細，其余五個粗環(huán)粗細相同，3和4分別由兩個相同粗環(huán)焊接而成，在焊點處沿兩環(huán)環(huán)心連線方向割開一個小缺口（假設(shè)缺口處對環(huán)形、質(zhì)量和電阻的影響均不計）．四個物體均位于豎直平面內(nèi)．空間存在著方向水平且與環(huán)面垂直、下邊界為過MN的水平面的勻強磁場.1、2、3的下邊緣均與MN相切，4的兩環(huán)環(huán)心連線豎直，小缺口位于MN上，已知圓環(huán)的半徑遠大于導(dǎo)線的直徑．現(xiàn)將四個物體同時由靜止釋放．則（　　）

• A． 1先于2離開磁場
• B． 離開磁場時2和3的速度相等
• C． 在離開磁場的過程中，1和3產(chǎn)生的焦耳熱一樣多
• D． 在離開磁場的過程中，通過導(dǎo)線橫截面的電量，1比4多

Answer 1

分析 線框1是粗線框可以看成n個細線框疊合而成，每個線框進入磁場的過程中情況完全相同，線圈1、2的運動狀態(tài)一定相同，離開磁場時間一定相等；線圈3和1，兩環(huán)互相獨立和互相連通比較，電流不變，因此離開磁場速度相等，線圈1、2的運動狀態(tài)一定相同，離開磁場時速度相等，即可知離開磁場時2和3的速度相等；根據(jù)能量守恒，線框離開磁場過程中，減少的重力勢能轉(zhuǎn)化為焦耳熱和動能，1和3電阻不同，熱量不同；根據(jù)感應(yīng)電量公式$q=n\frac{△Φ}{R}$判斷通過導(dǎo)線1、4的電量大小

解答 解：A、把粗線框看成n個細線框疊合而成，則每個線框進入磁場的過程中情況完全相同，故線圈1、2的運動狀態(tài)一定相同，離開磁場時間一定相等，故A錯誤；
B、線圈3和1，兩環(huán)互相獨立和互相連通比較，電流不變，因此離開磁場速度相等${v}_{1}^{\;}={v}_{3}^{\;}$，又${v}_{1}^{\;}={v}_{2}^{\;}$，故離開磁場2、3速度相等，故B正確；
C、由能量守恒可得$Q=mg•2R-\frac{1}{2}m{v}_{\;}^{2}$，（R是圓環(huán)半徑），1的質(zhì)量比3小，產(chǎn)生的熱量小，所以${Q}_{1}^{\;}＜{Q}_{3}^{\;}$，故C錯誤；
D、根據(jù)$q=\frac{△Φ}{R}$，由于1的電阻比4小，但磁通量變化相同，故通過導(dǎo)線1橫截面的電量多，即${q}_{1}^{\;}＞{q}_{4}^{\;}$，故D正確；
故選：BD

點評 本題考查法拉第電磁感應(yīng)定律的應(yīng)用，題型新穎，關(guān)鍵是要認真審題，構(gòu)建物理模型，對于感應(yīng)電量公式要記住，并能靈活應(yīng)用．