Question

20．如圖所示，在勻強(qiáng)磁場中有一傾斜的足夠長平行金屬導(dǎo)軌，導(dǎo)軌間距為L，兩導(dǎo)軌頂端連有一定值電阻R，導(dǎo)軌平面與水平面的夾角為θ，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直導(dǎo)軌平面向上，質(zhì)量為m、電阻為r的光滑導(dǎo)體棒從某一高度處由靜止釋放，導(dǎo)體棒運(yùn)動過程中始終與導(dǎo)軌垂直且與導(dǎo)軌接觸良好，其他部分的電阻不計，重力加速度為g，則下列說法正確的是（　　）

• A． 導(dǎo)體棒先做加速度減小的加速運(yùn)動，后做勻速運(yùn)動
• B． 若導(dǎo)體棒的速度為v，則R兩端的電壓為BLv
• C． 導(dǎo)體棒的最大速度為$\frac{mg（R+r）}{{B}^{2}{L}^{2}}$
• D． 在導(dǎo)體棒下滑過程中，電路中產(chǎn)生的焦耳熱等于導(dǎo)體棒克服安培力所做的功

Answer 1

分析 分析導(dǎo)體棒的受力情況，根據(jù)安培力隨速度增大而增大，分析加速度的變化，判斷其運(yùn)動情況．根據(jù)E=BLv和電路中電壓分配規(guī)律求R兩端的電壓．當(dāng)導(dǎo)體棒的合力為零時速度最大，由平衡條件和安培力與速度的關(guān)系式求最大速度．電路中產(chǎn)生的焦耳熱等于導(dǎo)體棒克服安培力所做的功．

解答 解：A、導(dǎo)體棒下滑過程中，隨著速度的增加，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢增大，感應(yīng)電流增大，金屬棒受到的安培力越來越大，因此受到的合力越來越小，加速度越來越小，故導(dǎo)體棒做加速度減小的加速運(yùn)動，當(dāng)加速度為零時，做勻速運(yùn)動，故A正確；
B、導(dǎo)體棒中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢為 E=BLv，所以在電阻R上的電壓為 U=$\frac{R}{R+r}$E=$\frac{RBLv}{R+r}$，故B錯誤；
C、由于導(dǎo)體棒勻速運(yùn)動時 mgsinθ=$\frac{{B}^{2}{L}^{2}v}{R+r}$，因此導(dǎo)體棒的最大速度為 v=$\frac{mg（R+r）snθ}{{B}^{2}{L}^{2}}$，故C錯誤；
D、根據(jù)功能關(guān)系知，感應(yīng)電流所產(chǎn)生的焦耳熱在數(shù)值上等于導(dǎo)體棒克服安培力所做的功，故D正確
故選：AD

點評 本題是電磁感應(yīng)中的力學(xué)問題，研究方法與力學(xué)方法相似，要分析清楚導(dǎo)體棒的運(yùn)動過程，知道導(dǎo)體棒的合力為零時速度最大，應(yīng)用E=BLv、歐姆定律、安培力公式、平衡條件 即可正確解題．