均质均匀圆环半径略大于圆柱体半径,空间存在垂直于圆柱体表面沿半径向外的磁场,圆环所在位置的磁感应强度大小为B。...
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均质均匀圆环半径略大于圆柱体半径,空间存在垂直于圆柱体表面沿半径向外的磁场,圆环所在位置的磁感应强度大小为B。圆环的质量为m,半径为r,给环以竖直向上的初速度v,圆环上升最大的高度为H,然后落回抛出点,此过程中( )
A.圆环先有扩张后有收缩趋势
B.圆环上升时间比下降时间短
C.圆环上升过程和下降过程产生的热量相同
D.圆环上升过程经过位置时的速度有可能大于
【回答】
B
【详解】
A.圆环上升时,根据楞次定律可得,产生的感应电流的方向为逆时针方向;根据左手定则可得,圆环受到的安培力的方向向下;圆环下降时,根据楞次定律可得,产生的感应电流的方向为顺时针方向;根据左手定则可得,圆环受到的安培力的方向向上;整个过程中,圆环既没有扩张的趋势,也没有收缩的趋势,故A错误;
B.圆环在上升过程中,感应电流安培力向下,合力为重力与安培力之和,而圆环下降过程中,感应电流安培力向上,合力为重力和安培力之差,因此圆环上升时减速的加速度大小大于下降时加速的加速度大小,上升和下降位移相同,因此上升时间小于下落时间。故B正确;
C.圆环运动过程中因电磁感应产生热量,机械能减小,因此圆环上升和下降经过同一位置时,下降时的速度小于上升时的速度,因此经过任一高度,上升时感应电流安培力大于下降时的安培力,圆环在上升过程克服安培力做功大于下落过程中克服安培力做功,因此圆环上升过程中产生热量较大,故C错误。
D.若圆环上升过程做匀减速直线运动,则根据
解得经过位置时的速度为。实际上圆环上升过程做加速度减小的减速运动,可知前半段速度减小快,经过位置时的速度小于,故D错误。
故选B。
知识点:牛顿第二定律
题型:选择题
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