Question

5．如圖所示，平行金屬導(dǎo)軌與水平面間的傾角為θ（導(dǎo)軌的電阻不計），與阻值為R的定值電阻相連．磁感應(yīng)強度為B勻強磁場垂直穿過導(dǎo)軌道平面．有一質(zhì)量為m、長為L的導(dǎo)體棒從ab位置獲得平行斜面向上、大小為v的初速度向上運動，最遠到達a′b′，滑行的距離為s，導(dǎo)體棒的電阻也為R，棒與導(dǎo)軌的動摩擦因數(shù)為μ．則（　　）

• A． 上滑過程中導(dǎo)體棒做勻減速運動
• B． 上滑過程中，安培力、滑動摩擦力和重力對導(dǎo)體棒所做的總功為-$\frac{1}{2}$mv²
• C． 上滑過程中回路產(chǎn)生的焦耳熱為$\frac{1}{2}$mv²-mgs（sinθ+μcosθ）
• D． 上滑過程中導(dǎo)體棒損失的機械能為$\frac{1}{2}$mv²-mgssinθ

Answer 1

分析 導(dǎo)體棒向上做減速運動，開始時速度最大，產(chǎn)生的感應(yīng)電流最大，受到的安培力最大，由E=BLv、I=$\frac{E}{2R}$、F_A=BIL求出最大安培力．根據(jù)動能定理分析總功．由能量守恒定律研究熱量．上滑的過程中動能減小，重力勢能增加，即可求得機械能的損失．

解答 解：A、導(dǎo)體棒開始運動時所受的安培力最大，由E=BLv、I=$\frac{E}{2R}$、F_A=BIL得到最大安培力為F_A=$\frac{{B}^{2}{L}^{2}v}{2R}$，由于安培力與速度成正比，所以隨速度的減小安培力減小，導(dǎo)體棒向上做加速度減小的減速運動．故A錯誤．
B、導(dǎo)體棒上滑的過程中，根據(jù)動能定理得知，安培力、滑動摩擦力和重力對導(dǎo)體棒做的總功為-$\frac{1}{2}m{v^2}$．故B正確．
C、根據(jù)能量守恒可知，上滑過程中導(dǎo)體棒的動能減小，轉(zhuǎn)化為焦耳熱、摩擦生熱和重力勢能，則有電流做功發(fā)出的熱量為Q=$\frac{1}{2}m{v^2}$-mgs（sinθ+μcosθ）．故C正確．
D、上滑的過程中導(dǎo)體棒的動能減小$\frac{1}{2}m{v}^{2}$，重力勢能增加mgs sinθ，所以導(dǎo)體棒損失的機械能為$\frac{1}{2}m{v^2}$-mgssinθ．故D正確．
故選：BCD

點評 在推導(dǎo)安培力時要掌握安培力的一般表達式F=$\frac{{B}^{2}{L}^{2}v}{R+r}$，R+r是回路的總電阻，導(dǎo)體棒的電阻不能遺漏．要抓住能量如何轉(zhuǎn)化的，分析熱量．