Question

【題目】如圖所示，傾角為的平行金屬導(dǎo)軌寬度L，電阻不計(jì)，底端接有阻值為R的定值電阻，處在與導(dǎo)軌平面垂直向上的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。有一質(zhì)量為m，電阻為r，長(zhǎng)度也為L 的導(dǎo)體棒垂直放在導(dǎo)軌上，它與導(dǎo)軌之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為現(xiàn)讓導(dǎo)體棒從導(dǎo)軌底部以初速度沖上導(dǎo)軌，上滑的最大距離為s，返回到初位置的速度為。下列說(shuō)法正確的是

A. 在上滑過(guò)程中，通過(guò)電阻R上的電荷量為

B. 導(dǎo)體棒在上滑過(guò)程中所用時(shí)間為

C. 導(dǎo)體棒從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到回到底端，回路產(chǎn)生的焦耳熱為

D. 導(dǎo)體棒在上滑過(guò)程中，R上產(chǎn)生的焦耳熱大于下滑過(guò)程中R上產(chǎn)生的焦耳熱

Answer 1

【答案】D

【解析】

把運(yùn)動(dòng)導(dǎo)體棒視為電源，其最大輸出功率在剛上滑時(shí)，由法拉第定律、歐姆定律求出最大感應(yīng)電流，再求最大輸出功率，導(dǎo)體棒上滑時(shí)做變減速運(yùn)動(dòng)，分析位移與勻減速運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，確定所用的時(shí)間；由能量守恒定律求解焦耳熱，根據(jù)上滑與下滑克服安培力做功的關(guān)系，分析R上產(chǎn)生的焦耳熱關(guān)系；

A、在上滑過(guò)程中，通過(guò)電阻R上的電荷量為，故A錯(cuò)誤；

B、導(dǎo)體棒從開(kāi)始到滑到最大高度的過(guò)程中做減速運(yùn)動(dòng)，隨著速度減小，產(chǎn)生的感應(yīng)電流減小，所受的安培力減小，加速度減小，做加速度逐漸減小的變減速運(yùn)動(dòng)，平均速度不等于，則所用時(shí)間不等于，故B錯(cuò)誤；

C、根據(jù)能量守恒得知，導(dǎo)體棒從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到回到底端，回路產(chǎn)生的焦耳熱為：，故C錯(cuò)誤；

D、由于導(dǎo)體棒的機(jī)械能不斷減少，所以下滑與上滑經(jīng)過(guò)同一位置時(shí)，上滑速度大，產(chǎn)生的感應(yīng)電流大，導(dǎo)體棒受到的安培力大，所以上滑過(guò)程安培力的平均值大，而兩個(gè)過(guò)程通過(guò)的位移大小相等，所以上滑時(shí)導(dǎo)體棒克服安培力做功多，導(dǎo)體棒在上滑過(guò)程中整個(gè)回路中產(chǎn)生的焦耳熱多，則導(dǎo)體棒在上滑過(guò)程中電阻R產(chǎn)生的焦耳熱也多，故D正確；

故選D。