Question

（2013?商丘三模）如圖，MN和PQ是電阻不計(jì)的平行金屬導(dǎo)軌，其間距為L，導(dǎo)軌彎曲部分光滑，平直部分粗糙，右端接一個(gè)阻值為R的定值電阻．平直部分導(dǎo)軌左邊區(qū)域有寬度為d、方向豎直向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場．質(zhì)量為m、電阻也為R的金屬棒從高為h處靜止釋放，到達(dá)磁場右邊界處恰好停止．已知金屬棒與平直部分導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為u，金屬棒與導(dǎo)軌間接觸良好．則金屬棒穿過磁場區(qū)域的過程中（　　）

• A．流過金屬棒的最大電流為

  Bd 2gh

  2R

• B．通過金屬棒的電荷量為

  BdL

  R

• C．克服安培力所做的功為mgh
• D．金屬棒產(chǎn)生的焦耳熱為

  1

  2

  mg（h-μd）

Answer 1

分析：金屬棒在彎曲軌道下滑時(shí)，只有重力做功，機(jī)械能守恒，由機(jī)械能守恒定律或動(dòng)能定理可以求出金屬棒到達(dá)水平面時(shí)的速度，由E=BLv求出感應(yīng)電動(dòng)勢，然后求出感應(yīng)電流；
由q=

△Φ

R總

可以求出感應(yīng)電荷量；
克服安培力做功轉(zhuǎn)化為焦耳熱，由動(dòng)能定理（或能量守恒定律）可以求出克服安培力做功，導(dǎo)體棒產(chǎn)生的焦耳熱．

解答：解：A、金屬棒下滑過程中，機(jī)械能守恒，由機(jī)械能守恒定律得：mgh=

1

2

mv²，金屬棒到達(dá)水平面時(shí)的速度v=

2gh

，金屬棒到達(dá)水平面后做減速運(yùn)動(dòng)，剛到達(dá)水平面時(shí)的速度最大，最大感應(yīng)電動(dòng)勢E=BLv，最大感應(yīng)電流I=

E

R+R

=

BL 2gh

2R

，故A錯(cuò)誤；
B、感應(yīng)電荷量q=

.

I

△t=

. E

R+R

△t=

△Φ △t

2R

?△t=

△Φ

2R

=

B?Ld

2R

=

Bdl

2R

，故B錯(cuò)誤；
C、金屬棒在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中，由動(dòng)能定理得：mgh-W_B-μmgd=0-0，克服安培力做功：W_B=mgh-μmgd，故C錯(cuò)誤；
D、克服安培力做功轉(zhuǎn)化為焦耳熱，電阻與導(dǎo)體棒電阻相等，通過它們的電流相等，則金屬棒產(chǎn)生的焦耳熱
Q_R=

1

2

Q=

1

2

W_B=

1

2

mg（h-μd），故D正確；
故選：D．

點(diǎn)評：本題綜合考查了機(jī)械能守恒定律、動(dòng)能定理、法拉第電磁感應(yīng)定律、閉合電路歐姆定律等，綜合性較強(qiáng)，對學(xué)生能力要求較高，需加強(qiáng)這方面的訓(xùn)練．