Question

（2013?河南模擬）如圖所示，電阻不計(jì)的平行光滑金屬導(dǎo)軌與水平面的夾角為θ，寬度為l，下端與阻值為R的電阻相連．磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場垂直穿過導(dǎo)軌平面，現(xiàn)使質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒ab位置以平行于斜面的初速度沿導(dǎo)軌向上運(yùn)動(dòng)，滑行到最遠(yuǎn)位置a′b′后又下湍．已知導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)過程中的最大加速度為2gsinθ，g為重力加速度，軌道足夠長，則（　　）

• A．導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)過程中的最大速度

  mgsinθ

  B2l2

• B．R上的最大熱功率為

  m2g2Rsin2θ

  B2l2

• C．導(dǎo)體棒返回到ab位置前已經(jīng)達(dá)到下滑的最大速度
• D．導(dǎo)體棒返回到ab位置時(shí)剛好達(dá)到下滑的最大速度

Answer 1

分析：當(dāng)導(dǎo)體棒合力為零，速度最大，電流最大，熱功率最大．上滑時(shí)的初始時(shí)刻，加速度最大，根據(jù)牛頓第二定律，結(jié)合切割產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢公式、歐姆定律、安培力公式求出此時(shí)的速度，對全過程研究，運(yùn)用能量守恒定律判斷在何位置下滑的速度最大．

解答：解：A、當(dāng)導(dǎo)體棒所受的合力為零時(shí)，速度最大，有：mgsinθ=

B2l2vm

R

．解得vm=

mgRsinθ

B2l2

．故A錯(cuò)誤．
B、當(dāng)速度最大時(shí)，感應(yīng)電流最大，功率最大，則P=

E2

R

=

B2l2v2

R

=

m2g2Rsin2θ

B2l2

．故B正確．
C、導(dǎo)體棒向上運(yùn)動(dòng)速度最大時(shí)，加速度最大，即在ab時(shí)的速度最大，設(shè)為v，根據(jù)牛頓第二定律得，mgsinθ+

B2l2v

R

=ma=2mgsinθ，則在ab時(shí)的速度v═

mgRsinθ

B2l2

，與下滑的最大速度相等，對從ab開始向上運(yùn)動(dòng)開始到下滑最大速度的過程中，由能量守恒定律得，動(dòng)能變化量為零，則重力勢能的減小量等于內(nèi)能的產(chǎn)生．知導(dǎo)體棒返回到ab位置以下達(dá)到下滑的最大速度．故C、D錯(cuò)誤．
故選：B．

點(diǎn)評：在分析下滑速度最大時(shí)的位置，抓住動(dòng)能變化量為零，重力勢能減小量等于內(nèi)能的增加量分析．