Question

在方向水平方向上有磁感應強度為0.5 T的勻強磁場中，有兩根豎直放置的導體軌道cd、ef，其寬度為1 m，其下端與電動勢為12 V、內(nèi)電阻為1 Ω的電源相接，質(zhì)量為0.1 kg的金屬棒MN的兩端套在導軌上可沿導軌無摩擦地滑動，如圖所示，除電源內(nèi)阻外，其他一切電阻不計，（g="10" m/s²），從S閉合直到金屬棒做勻速直線運動的過程中

1. A.
   電源所做的功等于金屬棒重力勢能的增加
2. B.
   電源所做的功等于電源內(nèi)阻產(chǎn)生的焦耳熱
3. C.
   勻速運動時速度為20 m/s
4. D.
   勻速運動時電路中的電流強度大小是2 A

Answer 1

CD
分析：當從S閉合時，金屬棒受到的安培力大于重力，金屬棒向上做加速運動．金屬棒切割磁感線產(chǎn)生感應電動勢和感應電流，由右手定則判斷感應電流的方向與電源的電流方向相反，使電路中的電流減小，安培力減小，金屬棒的加速度減小，當安培力與重力平衡時，開始做勻速直線運動．根據(jù)功能關(guān)系分析電源所做的功與金屬棒重力勢能的增加的關(guān)系．由感應電動勢公式、歐姆定律，推導安培力表達式，由重力與安培力平衡求解速度和電流．
解答：解：A、B金屬棒先向上做加速運動，后做勻速直線運動，則電源所做的功等于金屬棒重力勢能的增加、動能增加和電路中內(nèi)能增加之和，所以電源所做的功大于金屬棒重力勢能的增加，也大于電源內(nèi)阻產(chǎn)生的焦耳熱．故AB錯誤．
C、勻速直線運動時電路中的電動勢為E=E_電-BLv，電流為I=，金屬棒受到的安培力大小為F=BIL；
聯(lián)立得F=．又由重力與安培力平衡得到    F=mg，聯(lián)立解得v=20m/s．故C正確．
D、由BIL=mg得I=2A．故D正確．
故選CD
點評：本題中金屬棒產(chǎn)生的電動勢與電源的電動勢相抵消，是反電動勢，電路中的總電動勢等于電源的電動勢與感應電動勢之差．