Question

【題目】如圖，MN和PQ是電阻不計的平行金屬導(dǎo)軌，其間距為L，導(dǎo)軌彎曲部分光滑，平直部分粗糙，右端接一個阻值為R的定值電阻．平直部分導(dǎo)軌左邊區(qū)域有寬度為d、方向豎直向上、磁感應(yīng)強度大小為B的勻強磁場．質(zhì)量為m、電阻也為R的金屬棒從高為h處靜止釋放，到達磁場右邊界處恰好停止．已知金屬棒與平直部分導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)為u，金屬棒與導(dǎo)軌間接觸良好．則金屬棒穿過磁場區(qū)域的過程中（ ）

A.流過金屬棒的最大電流為
B.通過金屬棒的電荷量為
C.克服安培力所做的功為mgh
D.金屬棒產(chǎn)生的焦耳熱為 mg（h﹣μd）

Answer 1

【答案】D
【解析】解：A、金屬棒下滑過程中，機械能守恒，由機械能守恒定律得：mgh= mv2 ， 金屬棒到達水平面時的速度v= ，金屬棒到達水平面后做減速運動，剛到達水平面時的速度最大，最大感應(yīng)電動勢E=BLv，最大感應(yīng)電流I= = ，故A錯誤；
B、感應(yīng)電荷量q= △t= △t= △t= = = ，故B錯誤；
C、金屬棒在整個運動過程中，由動能定理得：mgh﹣WB﹣μmgd=0﹣0，克服安培力做功：WB=mgh﹣μmgd，故C錯誤；
D、克服安培力做功轉(zhuǎn)化為焦耳熱，電阻與導(dǎo)體棒電阻相等，通過它們的電流相等，則金屬棒產(chǎn)生的焦耳熱
QR= Q= WB= mg（h﹣μd），故D正確；
故選：D．
【考點精析】解答此題的關(guān)鍵在于理解動能定理的綜合應(yīng)用的相關(guān)知識，掌握應(yīng)用動能定理只考慮初、末狀態(tài)，沒有守恒條件的限制，也不受力的性質(zhì)和物理過程的變化的影響.所以，凡涉及力和位移，而不涉及力的作用時間的動力學(xué)問題，都可以用動能定理分析和解答，而且一般都比用牛頓運動定律和機械能守恒定律簡捷，以及對機械能守恒及其條件的理解，了解在只有重力（和彈簧彈力）做功的情形下，物體動能和重力勢能（及彈性勢能）發(fā)生相互轉(zhuǎn)化，但機械能的總量保持不變．