(2012?東城區(qū)一模)如圖所示,一光滑平行金屬軌道平面與水平面成θ角,兩導(dǎo)軌上端用一電阻R相連,該裝置處于勻強磁場中,磁場方向垂直軌道平面向上.質(zhì)量為m的金屬桿ab,以初速度v0從軌道底端向上滑行,滑行到某一高度h后又返回到底端.若運動過程中,金屬桿保持與導(dǎo)軌垂直且接觸良好,并不計金屬桿ab的電阻及空氣阻力,則( 。
分析:通過對導(dǎo)體棒受力分析知,上滑的過程做變減速直線運動,下滑的過程做變加速直線運動,抓住位移相等,平均速度不同,比較運動的時間,根據(jù)q=
△Φ
R
比較出電量的大小,從而推導(dǎo)出安培力的沖量,以及根據(jù)Q=EIt=qE比較上滑和下滑過程中產(chǎn)生的熱量.
解答:解:A、因為上滑階段的平均速度大于下滑階段的平均速度,而上滑階段的位移與下滑階段的位移大小相等,所以上滑過程的時間比下滑過程短,所以A錯誤.
B、安培力的沖量I=BILt=qBL,根據(jù)q=
△Φ
R
知,上滑過程和下滑過程磁通量的變化量相等,則通過電阻R的電量相等,所以上滑過程和下滑過程安培力的沖量相等.故B錯誤,C錯誤.
D、電阻上產(chǎn)生的熱量Q=EIt=qE,因為上滑過程中和下滑過程中通過電阻的電量相等,上滑過程中平均電動勢大于下滑過程中的平均電動勢,則上滑過程中通過電阻R的熱量大于下滑過程中產(chǎn)生的熱量.故D正確.
故選D.
點評:解決這類問題的關(guān)鍵時分析受力,進(jìn)一步確定運動性質(zhì),并明確判斷各個階段及全過程的能量轉(zhuǎn)化.
練習(xí)冊系列答案
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(2012?東城區(qū)一模)如圖甲所示,空間存在豎直向上的磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場,ab、cd是相互平行的間距為l的長直導(dǎo)軌,它們處于同一水平面內(nèi),左端由金屬絲bc相連,MN是跨接在導(dǎo)軌上質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒,已知MN與bc的總電阻為R,ab、cd的電阻不計.用水平向右的拉力使導(dǎo)體棒沿導(dǎo)軌做勻速運動,并始終保持棒與導(dǎo)軌垂直且接觸良好.圖乙是棒所受拉力和安培力與時間關(guān)系的圖象,已知重力加速度為g.

(1)求導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)μ;
(2)已知導(dǎo)體棒發(fā)生位移s的過程中bc邊上產(chǎn)生的焦耳熱為Q,求導(dǎo)體棒的電阻值;
(3)在導(dǎo)體棒發(fā)生位移s后軌道變?yōu)楣饣壍,此后水平拉力的大小仍保持不變,圖丙中Ⅰ、Ⅱ是兩位同學(xué)畫出的導(dǎo)體棒所受安培力隨時間變化的圖線.判斷他們畫的是否正確,若正確請說明理由;若都不正確,請你在圖中定性畫出你認(rèn)為正確的圖線,并說明理由.(要求:說理過程寫出必要的數(shù)學(xué)表達(dá)式)

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T
2
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