Question

1．如圖所示，足夠長的光滑U型導(dǎo)軌寬度為L，其所在平面與水平面的夾角為α，上端連接一個阻值為R的電阻，置于磁感應(yīng)強度大小為B，方向垂直于導(dǎo)軌平面向上的勻強磁場中，今有一質(zhì)量為m、有效電阻r的金屬桿沿框架由靜止下滑，設(shè)磁場區(qū)域無限大，當(dāng)金屬桿下滑達到最大速度時，運動的位移為x，則（　　）

• A． 金屬桿下滑的最大速度v_m=$\frac{mgRsinα}{{B}^{2}{r}^{2}}$
• B． 在此過程中電阻R產(chǎn)生的焦耳熱為mgxsinα-$\frac{1}{2}$mv_m²
• C． 在此過程中電阻R產(chǎn)生的焦耳熱為$\frac{R}{R+r}$（mgxsinα-$\frac{1}{2}$mv_m²）
• D． 在此過程中流過電阻R的電量為$\frac{BLx}{R}$

Answer 1

分析 金屬桿下滑達到最大速度v₀時做勻速直線運動，根據(jù)安培力與速度的關(guān)系式和平衡條件求解最大速度．根據(jù)能量守恒定律求解焦耳熱；根據(jù)q=$\frac{△Φ}{R}$求解電量；

解答 解：A、設(shè)金屬桿下滑達到最大速度v_m時做勻速直線運動，則有：mgsinα=$\frac{{B}^{2}{L}^{2}{v}_{m}}{r+R}$，
得：v_m=$\frac{mg（R+r）sinα}{{B}^{2}{L}^{2}}$，故A錯誤．
B、根據(jù)能量守恒定律得：在此過程中回路中產(chǎn)生的總熱量為：Q=mgxsinα-$\frac{1}{2}$mv_m²，
電阻R產(chǎn)生的焦耳熱為：Q_R=$\frac{R}{r+R}$Q=（mgxsinα-$\frac{1}{2}$mv_m²）=$\frac{R}{r+R}$（mgxsinα-$\frac{1}{2}$mv_m²），故B錯誤，C正確．
D、在此過程中流過電阻R的電荷量為：q=$\frac{△Φ}{R+r}$=$\frac{BLx}{r+R}$，故D錯誤．
故選：C

點評 該題是電磁感應(yīng)定律的綜合應(yīng)用，涉及的公式與知識點較多．其中通過金屬棒橫截面的電量q=$\frac{△Φ}{R+r}$，R+r應(yīng)是回路的總電阻．