Question

【題目】如圖所示，四個物體由金屬圓環(huán)組成，它們所用材質都相同，2較細（其余環(huán)粗細相同），3由兩個相同環(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（假設缺口對環(huán)形.質量和電阻的影響均不計），4的半徑較大（其余環(huán)半徑相同）。四個物體均位于豎直平面內，空間存在著方向水平且垂直環(huán)面向里.下邊界為MN的勻強磁場。1、2、3、4的下邊緣均與MN相切，已知圓環(huán)的半徑遠大于導線的直徑，現(xiàn)將四個物體同時由靜止釋放。則（　　）

A.1比2先離開磁場

B.離開磁場時，2和3的速度大小不相等

C.在離開磁場的過程中，通過導線橫截面的電荷量，3和4不可能相等

D.在離開磁場的過程中，1和3產生的焦耳熱相等

Answer 1

【答案】C

【解析】

設小環(huán)的半徑為r，截面為S，密度為 ，電阻率為，在下降到某一位置，速度為v，切割磁感線的有效長度為L，則根據(jù)牛頓第二定律

①

而

代入①式整理得

可知下落到某位置的加速度大小與導線粗細無關，因此1和2兩個圈環(huán)同時離開磁場，且離開磁場時的速度相同，A錯誤；

B．線圈3和兩個1連到一起完全相同，因此電流與加速度大小與1也完全相同，因此離開磁場時，2和3的速度大小相等，B錯誤；

C．根據(jù)

可得

整理得流過的電荷量

由于3和4的半徑不同，因此流過的電荷量不同，C正確；

D．根據(jù)能量守恒，產生的焦耳熱

由于3 的質量是1的2倍，離開磁場時的速度與1相同，因此3產生的焦耳熱是1的2倍，D錯誤。

故選C。