Question

【題目】如圖所示，一根足夠長的水平滑桿上套有一質量為的光滑金屬圓環，在滑桿的正下方與其平行放置一足夠長的光滑水平的絕緣軌道，穿過金屬環的圓心。現使質量為的條形磁鐵以水平速度沿絕緣軌道向右運動，則(　　)

A. 磁鐵穿過金屬環后，兩者將先后停下來

B. 磁鐵將不會穿越滑環運動

C. 磁鐵與圓環的最終速度為

D. 整個過程最多能產生熱量

Answer 1

【答案】CD

【解析】

金屬圓環光滑，一足夠長的水平的絕緣軌道光滑，所以圓環與磁鐵組成的系統水平方向受到的合力為0，滿足動量守恒，根據動量守恒定律與能量的轉化與守恒定律即可解答．

金屬環是光滑的，足夠長的水平的絕緣軌道是光滑的，在磁鐵穿過金屬環后，二者由于不受摩擦力的作用，兩者將不會停下來，A錯誤；磁鐵在靠近金屬環的過程中金屬環的感應電流方向產生的磁場與原磁場的方向相反，所以磁鐵受到阻力的作用，同理，在離開金屬環的過程中金屬環的感應電流方向產生的磁場與原磁場的方向相同，也是受到阻力的作用，但是由于不知道初速度以及環與磁鐵的質量之間的關系，所以不能判斷出磁鐵是否能夠會穿越滑環運動，B錯誤；選取磁鐵與圓環組成的系統為研究的系統，系統在水平方向受到的合力為0，滿足動量守恒；選取磁鐵M運動的方向為正方向，則最終可能到達共同速度時，得，C正確；磁鐵若能穿過金屬環，運動的過程中系統的產生的熱量等于系統損失的動能，二者的末速度相等時損失的動能最大，為，D正確．