Question

18．一半徑為r、質(zhì)量為m、電阻為R的金屬圓環(huán)用一根長為L的絕緣細(xì)桿懸掛于O₁點(diǎn)，桿所在直線過圓環(huán)圓心，在O₁點(diǎn)的正下方有一半徑為L+2r的圓形勻強(qiáng)磁場區(qū)域，其圓心O₂與O₁點(diǎn)在同一豎直線上，O₁點(diǎn)在圓形磁場區(qū)域邊界上，如圖所示．現(xiàn)使絕緣細(xì)桿從水平位置由靜止釋放，下擺過程中金屬圓環(huán)所在平面始終與磁場垂直，已知重力加速度為g，不計(jì)空氣阻力及其他摩擦阻力，則下列說法正確的是（　　）

• A． 金屬圓環(huán)最終會靜止在O₁點(diǎn)的正下方
• B． 金屬圓環(huán)在整個過程中產(chǎn)生的焦耳熱為mgL
• C． 金屬圓環(huán)在整個過程中產(chǎn)生的焦耳熱為$\frac{1}{2}$mg（L+2r）
• D． 金屬圓環(huán)在整個過程中產(chǎn)生的焦耳熱為$\frac{1}{2}$mg（L+r）

Answer 1

分析 根據(jù)感應(yīng)電流產(chǎn)生條件，只有環(huán)進(jìn)入或離開磁場時，才會產(chǎn)生焦耳熱，當(dāng)環(huán)只能在磁場中運(yùn)動時，即不會產(chǎn)生焦耳熱，從而動能的減小，即為產(chǎn)生焦耳熱．

解答 解：環(huán)在進(jìn)或出磁場時，因切割磁感線，從而產(chǎn)生焦耳熱；當(dāng)環(huán)整體在磁場中運(yùn)動時，環(huán)不會離開磁場，因此也不會產(chǎn)生焦耳熱；由幾何關(guān)系可知，該過程中環(huán)的上邊緣恰好位于磁場的邊界時，與開始時相比環(huán)的重心下降的高度h=$\frac{1}{2}$（L+2r）．
由能量守恒定律，則有：在整個運(yùn)動過程中產(chǎn)生的焦耳熱Q，即為減小的機(jī)械能；
因此Q=mgh=$\frac{1}{2}$mg（L+2r），故C正確，ABD錯誤．
故選：C．

點(diǎn)評 該題考查電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的能量轉(zhuǎn)化的應(yīng)用，注意其守恒的條件，掌握焦耳熱的產(chǎn)生的條件，理解能量守恒定律的應(yīng)用．注意環(huán)不再出磁場時，就沒有焦耳熱產(chǎn)生是解題的關(guān)鍵．