Question

【題目】如圖所示，寬為L的平行金屬導(dǎo)軌由光滑的傾斜部分和足夠長的粗糙水平部分平滑連接，右端接阻值為R的電阻c，矩形區(qū)域MNPQ內(nèi)有豎直向上、大小為B的勻強磁場。在傾斜部分同一高度h處放置兩根細(xì)金屬棒a和b，由靜止先后釋放，a離開磁場時b恰好進(jìn)入磁場，a在水平導(dǎo)軌上運動的總距離為s。a、b質(zhì)量均為m，電阻均為R，與水平導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)均為μ，與導(dǎo)軌始終垂直且接觸良好。導(dǎo)軌電阻不計，重力加速度為g。則整個運動過程中

A. a棒中的電流方向會發(fā)生改變B. a棒兩端的最大電壓為

C. 電阻c消耗的電功率一直減小D. 電阻c產(chǎn)生的焦耳熱為

Answer 1

【答案】AD

【解析】

A．當(dāng)a棒進(jìn)入磁場中做切割磁感線運動時，由右手定則可判斷感應(yīng)電流的方向為垂直紙面向外，當(dāng)a棒離開磁場時b棒剛好進(jìn)入磁場，同理可判斷通過a棒的電流方向為垂直紙面向里，故通過a棒的電流方向會發(fā)生改變，故A正確；

B．a棒從斜面靜止釋放過程中有：，解得進(jìn)入水平軌道的速度大小為，a棒進(jìn)入磁場后受到安培力和摩擦力的作用做減速運動，剛進(jìn)入磁場時速度最大，最大感應(yīng)電動勢為，此時a棒作為等效電源，b棒與電阻c并聯(lián)，并聯(lián)電阻大小為，則總電阻為，故a棒兩端的最大電壓為，故B錯誤；

C．a棒進(jìn)入磁場后做減速運動，根據(jù)可知，電流逐漸減小，故電阻c消耗的電功率由逐漸減小；當(dāng)a棒離開磁場時b棒剛好進(jìn)入磁場，此時b棒的速度與a棒剛進(jìn)入磁場時的速度相等，則電阻c消耗的電功率仍由逐漸減小，故電阻c消耗的電功率并非一直減小，故C錯誤；

D．由能量守恒定律可知，整個過程中產(chǎn)生的總熱量為，且，其中，則電阻c產(chǎn)生的焦耳熱為，故D正確。