Question

12．如圖所示，兩光滑的金屬平行導(dǎo)軌傾斜地固定在水平面上．已知導(dǎo)軌與水平面之間的夾角為α，在導(dǎo)軌的頂端連接一阻值為R的定值電阻．在導(dǎo)軌底端沿與導(dǎo)軌平行的方向固定一質(zhì)量不計(jì)的彈簧，彈簧上端連接一質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒，導(dǎo)體棒垂直地放在平行導(dǎo)軌上并保持良好的接觸．空間中有一垂直導(dǎo)軌平面向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，現(xiàn)將導(dǎo)體棒由彈簧形變量為零的位置由靜止釋放，已知導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒的阻值可忽略不計(jì)，重力加速度為g，整個(gè)過程導(dǎo)體棒沒有發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，則（　�。�

• A． 在導(dǎo)體棒下滑過程中，電阻R上產(chǎn)生的總熱量小于導(dǎo)體棒重力勢(shì)能的減少量
• B． 在導(dǎo)體棒下滑過程中，當(dāng)彈簧的彈力F=mgsinα?xí)r，導(dǎo)體棒的速度最大
• C． 導(dǎo)體棒在最低點(diǎn)的加速度小于gsinα
• D． 導(dǎo)體棒由最低點(diǎn)向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體棒一定能回到釋放點(diǎn)

Answer 1

分析 導(dǎo)體棒在下滑過程中切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，產(chǎn)生感應(yīng)電流，受到阻礙導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)的安培力，克服安培力所做的功等于電阻上產(chǎn)生的焦耳熱，下滑過程中，金屬棒的動(dòng)能在增加，所以減少的重力勢(shì)能等于電阻R上的焦耳熱和導(dǎo)體棒的動(dòng)能之和；金屬棒在最低點(diǎn)受力不平衡，重力的分力與彈簧的彈力不等，金屬棒向上運(yùn)動(dòng)，繼續(xù)切割磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，由一部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，導(dǎo)體棒不能回到釋放點(diǎn)

解答 解：A、在導(dǎo)體棒下滑過程中，導(dǎo)體棒減少的重力勢(shì)能等于電阻R上產(chǎn)生的總熱量和增加的動(dòng)能，所以電阻R上產(chǎn)生的總熱量小于導(dǎo)體棒重力勢(shì)能的減少量，故A正確；
B、在導(dǎo)體棒下滑過程中，彈簧的彈力、重力的分力和安培力的合力為零時(shí)，導(dǎo)體棒的速度最大，故B錯(cuò)誤；
C、導(dǎo)體棒在最低點(diǎn)速度為0，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為0，安培力為零，在最低點(diǎn)受到重力和彈簧的彈力，若彈簧的彈力等于2mgsinα，合力${F}_{合}^{\;}={F}_{彈}^{\;}-mgsinθ=mgsinθ$，加速度可能等于gsinθ，故C錯(cuò)誤；
D、導(dǎo)體棒由最低點(diǎn)向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，切割磁感線，電路中有電能產(chǎn)生，機(jī)械能不守恒，導(dǎo)體棒一定不能回到釋放點(diǎn)，故D錯(cuò)誤；
故選：A

點(diǎn)評(píng) 本題考查電磁感應(yīng)中的電路、受力、功能等問題，對(duì)于這類問題一定做好感應(yīng)電流、安培力、運(yùn)動(dòng)情況、功能轉(zhuǎn)化這四個(gè)方面的分析．要能熟練推導(dǎo)出安培力與速度的關(guān)系式．