Question

如圖所示，有兩根和水平方向成角的光滑平行的金屬軌道，上端接有可變電阻R，下端足夠長，空間有垂直軌道平面的勻強磁場B，一根質量為m的金屬桿MN從軌道上由靜止滑下，經過足夠長的時間后，流經金屬棒的電流達到最大，金屬桿做勻速運動，金屬桿和軌道電阻均不計。則（   ）
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A．下滑過程中，金屬桿中的電流方向為從M到N

B．加速運動過程中，金屬桿克服安培力做的功大于可變電阻R產生的焦耳熱

C．勻速運動過程中，金屬桿的重力功率等于可變電阻R的發熱功

D．若R增大，流經金屬棒的最大電流將減小

Answer 1

C

金屬桿受重力、支持力、安培力做加速度逐漸減小的加速運動，當加速度減小到零，速度最大．根據能量守恒定律求出電阻R上消耗的功率．
解：當加速度為零時，速度最大．有mgsin=BIL，   ．
當速度達到最大，做勻速運動，在此過程中能量守恒，則重力做功的功率等于整個電路消耗的功率，即電阻R上消耗的功率．有P=mgvmsin=．
加速運動過程中，金屬桿克服安培力做的功等于可變電阻R產生的焦耳熱。
速度最大．有mgsin=BIL，
點評：解決本題的關鍵知道金屬桿做加速度逐漸減小的加速運動，當加速度為零時，速度最大．根據能量守恒知，勻速運動時，重力做功的功率等于整個電路消耗的功率．