(2013?太原二模)如圖為一測量磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度大小的裝置的原理示意圖.長度為L、質(zhì)量為m的均質(zhì)細(xì)鋁棒MN的中點與豎直懸掛的、勁度系數(shù)為k的絕緣輕彈簧相連,與MN的右端連接的一絕緣輕指針可指示標(biāo)尺上的刻度.在矩形區(qū)域abcd內(nèi)有勻強(qiáng)磁場,方向垂直紙面向外,當(dāng)MN中沒有電流通過且處于平衡狀態(tài)時,指針恰好指在零刻度;當(dāng)在MN中通有由M向N大小為I的恒定電流時,MN始終在磁場中運(yùn)動在向下運(yùn)動到最低時,指針的最大示數(shù)為xm.不考慮MN中電流產(chǎn)生的磁場及空氣阻力,則在通電后MN棒第一次向下運(yùn)動到xm的過程中,以下說法正確的是( 。
分析:本題要以受力分析入手,先對棒受力分析,依據(jù)棒的受力,可以分析器加速度的變化;
依據(jù)機(jī)械能守恒條件可以判定系統(tǒng)機(jī)械能是否守恒;
由能量的轉(zhuǎn)化和守恒可以判定最低點的彈性勢能.
有彈性勢能表達(dá)式和C的結(jié)論可以得到磁場磁感應(yīng)強(qiáng)度.
解答:解:
A、棒受重力mg,彈簧彈力F0,安培力BIL,合力為:F=mg+BIL-F0;由于重力和安培力不變,而隨著棒向下運(yùn)動,彈力增大,故合力減小,加速度減。粡椓Υ笥谥亓桶才嗔狭χ,合力為:F=F0-mg-BIL,隨著棒向下運(yùn)動,彈力增大,合力增大,加速度增大,故A錯誤.
B、由于有安培力做功,MN棒及彈簧、地球組成的系統(tǒng)機(jī)械能不守恒,故B錯誤.
C、安培力做功等于系統(tǒng)機(jī)械能的增加,即彈性勢能的增加,故:△EP=BILxm,故C錯誤.
D、由彈性勢能表達(dá)式可得:
kxm2
2
=BILxm
,解得:B=
kxm
2IL
,故D正確.
故選:D
點評:通過本題應(yīng)該學(xué)到如何做系統(tǒng)的受力分析,如何分析系統(tǒng)的機(jī)械能變化,依據(jù)是機(jī)械能守恒的條件.
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