Question

如圖所示，固定在水平面上的光滑平行金屬導(dǎo)軌，間距為L(zhǎng)，右端接有阻值為R的電阻，空間存在在方向豎直、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。質(zhì)量為m、電阻為r的導(dǎo)體棒ab與固定彈簧相連，放在導(dǎo)軌上。初始時(shí)刻，彈簧恰處于自然長(zhǎng)度。給導(dǎo)體棒水平向右的初速度v₀，導(dǎo)體棒開(kāi)始沿導(dǎo)軌往復(fù)運(yùn)動(dòng)，在此過(guò)程中，導(dǎo)體棒始終與導(dǎo)軌垂直并保持良好接觸。已知導(dǎo)體棒的電阻r與定值電阻R的阻值相等，不計(jì)導(dǎo)軌電阻，則下列說(shuō)法中正確的是

A．導(dǎo)體棒開(kāi)始運(yùn)動(dòng)的初始時(shí)刻受到的安培力向左

B．導(dǎo)體棒開(kāi)始運(yùn)動(dòng)的初始時(shí)刻導(dǎo)體棒兩端的電壓U=BLv0

C．導(dǎo)體棒開(kāi)始運(yùn)動(dòng)后速度第一次為零時(shí)，系統(tǒng)的彈性勢(shì)能Ep=m

D．金屬棒最終會(huì)停在初始位置，在金屬棒整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱Q=m

Answer 1

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試題分析：導(dǎo)體棒和定值電阻組成閉合線(xiàn)圈，開(kāi)始運(yùn)動(dòng)的初始時(shí)刻，導(dǎo)體棒向右運(yùn)動(dòng)，線(xiàn)圈面積減小，根據(jù)楞次定律來(lái)?yè)?jù)去留，安培力阻礙線(xiàn)圈面積的變化，所以安培力水平向左，選項(xiàng)A對(duì)。根據(jù)楞次定律導(dǎo)體棒切割磁感線(xiàn)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，但導(dǎo)體棒和定值電阻組成閉合回路，導(dǎo)體棒兩端電壓為路端電壓，已知導(dǎo)體棒的電阻r與定值電阻R的阻值相等所以路端電壓選項(xiàng)B錯(cuò)。導(dǎo)體棒向右運(yùn)動(dòng)的過(guò)程，安培力和彈簧彈力做功，根據(jù)功能關(guān)系產(chǎn)生的焦耳熱選項(xiàng)C錯(cuò)。金屬棒最終會(huì)停下來(lái)時(shí)，不再切割磁感線(xiàn)，沒(méi)有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流，不受安培力，而導(dǎo)軌光滑，沒(méi)有摩擦力，所以導(dǎo)體棒靜止時(shí)，彈簧彈力為0，即彈簧原長(zhǎng)，根據(jù)功能關(guān)系，電路上產(chǎn)生的焦耳熱，由于電路內(nèi)阻等于外阻，所以電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱為，選項(xiàng)D對(duì)。