(2013?馬鞍山三模)如圖所示,間距為L、電阻不計的足夠長平行光滑金屬導(dǎo)軌水平放置,導(dǎo)軌左端用一阻值為R的電阻連接,導(dǎo)軌上橫跨一根質(zhì)量為m、電阻也為R的金屬棒,金屬棒與導(dǎo)軌接觸良好.整個裝置處于豎直向上、磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中.現(xiàn)使金屬棒以初速度v沿導(dǎo)軌向右運動,若金屬棒在整個運動過程中通過的電荷量為q.下列說法正確的是( �。�
分析:根據(jù)金屬棒的受力,根據(jù)牛頓第二定律判斷加速度的變化,從而判斷出金屬棒的運動情況.根據(jù)q=
△Φ
R
求出金屬棒在導(dǎo)軌上發(fā)生的位移.根據(jù)動能定理和能量守恒求出克服安培力做功與電阻R上產(chǎn)生的焦耳熱.
解答:解:A、金屬棒切割產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,產(chǎn)生感應(yīng)電流,從而受到向左的安培力,做減速運動,由于速度減小,電動勢減小,則電流減小,安培力減小,根據(jù)牛頓第二定律知,加速度減小,做加速度逐漸減小的減速運動.故A錯誤.
B、根據(jù)q=
△Φ
R
=
BLs
2R
,則金屬棒在導(dǎo)軌上發(fā)生的位移s=
2qR
BL
.故B錯誤.
C、根據(jù)動能定律得,-WA=0-
1
2
mv2
,則金屬棒克服安培力做功為
1
2
mv2
.故C正確.
D、根據(jù)能量守恒得,動能的減小全部轉(zhuǎn)化為整個回路產(chǎn)生的熱量,則電阻R產(chǎn)生的熱量QR=
1
4
mv2
.故D錯誤.
故選C.
點評:金屬棒在運動過程中克服安培力做功,把金屬棒的動能轉(zhuǎn)化為焦耳熱,在此過程中金屬棒做加速度減小的減速運動;對棒進行受力分析、熟練應(yīng)用法拉第電磁感應(yīng)定律、歐姆定律、動能定理等正確解題.
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