兩根足夠長的平行光滑導軌豎直固定放置，頂端接一電阻R，導軌所在平面與勻強磁場垂直．將一金屬棒與下端固定的輕彈簧的上端拴接，金屬棒和導軌接觸良好，重力加速度為g，如圖所示．現(xiàn)將金屬棒從彈簧原長位置由靜止釋放，則（　　）
分析：分析金屬棒的運動情況：先向下做加速運動，后向下做減速運動，當重力、安培力與彈簧的彈力平衡時，速度最大．根據(jù)功能關(guān)系得知，回路中產(chǎn)生的總熱量等于金屬棒重力勢能的減少量與彈簧彈性勢能增加量之差．由于產(chǎn)生內(nèi)能，金屬棒在以后運動過程中的最大高度一定低于靜止釋放時的高度．
解答：解：A、金屬棒先向下做加速運動，后向下做減速運動，假設(shè)沒有磁場，金屬棒運動到最低點時，根據(jù)簡諧運動的對稱性可知，最低點的加速度等于剛釋放時的加速度g，由于金屬棒向下運動的過程中，產(chǎn)生感應(yīng)電流，受到安培力，而安培力是阻力，則知金屬棒下降的高度小于沒有磁場時的高度，故金屬棒在最低點的加速度小于g．故A正確．
B、根據(jù)能量守恒定律得知，回路中產(chǎn)生的總熱量等于金屬棒重力勢能的減少量與彈簧彈性勢能增加量之差．故B錯誤．
C、金屬棒向下運動的過程中，受到重力、彈簧的彈力和安培力三個力作用，當三力平衡時，速度最大，即當彈簧彈力、安培力之和等于金屬棒的重力時，金屬棒下落速度最大．故C錯誤．
D、由于產(chǎn)生內(nèi)能，彈簧具有彈性勢能，由能量守恒得知，金屬棒在以后運動過程中的最大高度一定低于靜止釋放時的高度．故D正確．
故選AD
點評：本題運用力學的方法分析金屬棒的運動情況和受力情況，及功能關(guān)系，難點是運用簡諧運動的對稱性分析金屬棒到達最低點時的加速度與g的關(guān)系．
練習冊系列答案
相關(guān)習題

科目：高中物理 來源： 題型：

如圖甲所示，兩根足夠長的平行光滑金屬導軌固定放置在水平面上，間距L=0.2m，一端通過導線與阻值R=1Ω的電阻連接；導軌上放一質(zhì)量m=0.5kg的金屬桿，金屬桿與導軌垂直，接觸良好，金屬桿與導軌的電阻均忽略不計．整個裝置處于豎直向上的大小B=0.5T的勻強磁場中，現(xiàn)用與導軌平行的拉力F作用在金屬桿上，金屬桿運動的v-t圖象如圖乙所示．
求：
（1）拉力F的大小及電路的發(fā)熱功率；
（2）在0～10s內(nèi)，通過電阻R上的電量．

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科目：高中物理 來源： 題型：

（2012?寶山區(qū)一模）如圖所示，兩根足夠長的平行光滑金屬導軌被固定在水平面上，兩者間的距離l=0.6m，兩者的電阻均不計．兩導軌的左端用導線連接電阻R1及與R1并聯(lián)的電壓表，右端用導線連接電阻R2，已知R1=2Ω，R2=1Ω．在CDEF矩形區(qū)域內(nèi)有豎直向上的勻強磁場，磁場區(qū)域遠離R1、R2，CE的長度d=0.2m，CDEF區(qū)域內(nèi)磁場的磁感應(yīng)強度隨時間的變化如B～t圖所示．電阻r=2Ω的金屬棒L垂直于導軌放置在離R1較近的AB處，t=0時金屬棒在沿導軌水平向右的恒力F作用下由靜止開始運動，當金屬棒運動到尚離磁場邊界CD較遠的某一位置時，電壓表示數(shù)變?yōu)榱�；當金屬棒剛進入磁場區(qū)域，電壓表的示數(shù)又變?yōu)樵瓉淼闹�，直到金屬棒運動到EF處電壓表的示數(shù)始終保持不變．求：
（1）t=0.1s時電壓表的示數(shù)．
（2）恒力F的大小．
（3）金屬棒從AB運動到EF的過程中整個電路產(chǎn)生的熱量．

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科目：高中物理 來源： 題型：

如圖甲所示，兩根足夠長的平行光滑金屬導軌固定放置在水平面上，間距L=0.2m，一端通過導線與阻值為R=1Ω的電阻連接；導軌上放一質(zhì)量為m=0.5kg的金屬桿，金屬桿與導軌的電阻均忽略不計．整個裝置處于豎直向上的大小為B=0.5T的勻強磁場中．現(xiàn)用與導軌平行的拉力F作用在金屬桿上，金屬桿運動的v-t圖象如圖乙所示．（取重力加速度g=10m/s2）求：
（1）t=10s時拉力的大小及電路的發(fā)熱功率．
（2）在0～10s內(nèi)，通過電阻R上的電量．

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科目：高中物理 來源： 題型：

精英家教網(wǎng)如圖所示，MN、PQ是兩根足夠長的平行光滑導軌，兩導軌間距為L，導軌平面與水平面的夾角為θ，兩導軌間垂直于導軌平面有斜向上的勻強磁場，磁感應(yīng)強度為B，導軌MP端連有一阻值為R的電阻，其余電阻不計．若將一垂直于導軌，質(zhì)量為M的金屬棒CD在距NQ端為S處由靜止釋放，則CD棒滑至底端前，會經(jīng)歷加速運動和勻速運動兩個階段．今用大小為F，方向沿斜面向上的恒力把CD棒從NQ由靜止開始推至距NQ端為S處，撤去恒力F，棒CD最后又回到NQ端．
求CD棒自NQ出發(fā)至又回到NQ端的整個過程中，有多少電能通過電阻R轉(zhuǎn)化成內(nèi)能？

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