Question

如圖所示，一光滑平行金屬軌道平面與水平面成θ角，兩導(dǎo)軌上端用一電阻R相連，該裝置處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直軌道平面向上．質(zhì)量為m的金屬桿ab，以初速度v₀從軌道底端向上滑行，滑行到某一高度h后又返回到底端．若運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，金屬桿保持與導(dǎo)軌垂直且接觸良好，并不計(jì)軌道與金屬桿ab的電阻及空氣阻力，則（　�。�

A．上滑過(guò)程的時(shí)間比下滑過(guò)程長(zhǎng)

B．金屬桿ab返回到底端時(shí)速度大小仍為v₀

C．上滑過(guò)程通過(guò)電阻R的電量與下滑過(guò)程一樣多

D．上滑過(guò)程電流對(duì)電阻R所做的功比下滑過(guò)程多

Answer 1

分析：通過(guò)對(duì)導(dǎo)體棒的受力分析知道，上滑的過(guò)程做變減速直線運(yùn)動(dòng)，下滑的過(guò)程做變加速直線運(yùn)動(dòng)，抓住位移相等，平均速度不同，比較運(yùn)動(dòng)的時(shí)間，根據(jù)q=

△Φ

R

比較出電量的大小，根據(jù)Q=EIt比較上滑和下滑過(guò)程中產(chǎn)生的熱量．

解答：解：A、由于導(dǎo)體棒切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流，棒的機(jī)械能不斷減少，經(jīng)過(guò)同一位置時(shí)下滑的速度小于上滑的速度，則下滑階段的平均速度大于下滑階段的平均速度，而上滑階段的位移與下滑階段的位移大小相等，所以上滑過(guò)程的時(shí)間比下滑過(guò)程短，故A錯(cuò)誤．
B、由于機(jī)械能減小轉(zhuǎn)化為電能，所以金屬桿ab返回到底端時(shí)速度大小小于v₀．故B錯(cuò)誤．
C、根據(jù)感應(yīng)電量經(jīng)驗(yàn)公式q=

△Φ

R

知，上滑過(guò)程和下滑過(guò)程磁通量的變化量相等，則通過(guò)電阻R的電量相等，故C正確．
D、經(jīng)過(guò)同一位置時(shí)：下滑的速度小于上滑的速度，下滑時(shí)棒受到的安培力小于上滑所受的安培力，則下滑過(guò)程安培力的平均值小于上滑過(guò)程安培力的平均值，所以上滑導(dǎo)體棒克服安培力做功大于下滑過(guò)程克服安培力做功，故上滑過(guò)程中電阻R產(chǎn)生的熱量大于下滑過(guò)程中產(chǎn)生的熱量，所以上滑過(guò)程電流對(duì)電阻R所做的功比下滑過(guò)程多．故D正確．
故選CD．

點(diǎn)評(píng)：解決這類問(wèn)題的關(guān)鍵時(shí)分析受力，進(jìn)一步確定運(yùn)動(dòng)性質(zhì)，并明確判斷各個(gè)階段及全過(guò)程的能量轉(zhuǎn)化．