Question

【題目】如圖，MN和PQ是電阻不計的平行金屬導軌，其間距為L，導軌彎曲部分光滑，平直部分粗糙，二者平滑連接。右端接一個阻值為R的定值電阻。平直部分導軌左邊區(qū)域有寬度為d、方向豎直向上、磁感應強度大小為B的勻強磁場。質量為m、電阻也為R的金屬棒從高度為h處靜止釋放，到達磁場右邊界處恰好停止。已知金屬棒與平直部分導軌間的動摩擦因數為μ，金屬棒與導軌間接觸良好。則金屬棒穿過磁場區(qū)域的過程中( )

A. 流過金屬棒的最大電流為

B. 通過金屬棒的電荷量為

C. 克服安培力所做的功為mgh

D. 金屬棒產生的焦耳熱為

Answer 1

【答案】D

【解析】

金屬棒在彎曲軌道下滑時，只有重力做功，機械能守恒，由機械能守恒定律或動能定理可以求出金屬棒到達水平面時的速度，由E=BLv求出感應電動勢，然后求出感應電流；

由可以求出感應電荷量；

克服安培力做功轉化為焦耳熱，由動能定理（或能量守恒定律）可以求出克服安培力做功，導體棒產生的焦耳熱。

A項：金屬棒下滑過程中，機械能守恒，由機械能守恒定律得：，金屬棒到達水平面時的速度金屬棒到達水平面后做減速運動，剛到達水平面時的速度最大，最大感應電動勢E=BLv，最大感應電流 ，故A錯誤；

B項：感應電荷量，故B錯誤；

C項：金屬棒在整個運動過程中，由動能定理得：mgh-WB-μmgd=0-0，克服安培力做功：WB=mgh-μmgd，故C錯誤；

D項：克服安培力做功轉化為焦耳熱，電阻與導體棒電阻相等，通過它們的電流相等，則金屬棒產生的焦耳熱：，故D正確。

故選：D。