Question

【題目】如圖所示，在傾角為θ的斜面上固定兩根足夠長的光滑平行金屬導(dǎo)軌PQ和MN，兩導(dǎo)軌間距為L，導(dǎo)軌處于磁場方向垂直導(dǎo)軌平面向下的勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。有兩根質(zhì)量均為m、電阻均為R的金屬棒a、b，先將a棒垂直導(dǎo)軌放置，用跨過光滑定滑輪的細(xì)線與物塊c連接，連接a棒的細(xì)線平行于導(dǎo)軌，由靜止釋放c，此后某時(shí)刻，將b也垂直導(dǎo)軌放置，a、c此刻起做勻速運(yùn)動(dòng)，b棒剛好能靜止在導(dǎo)軌上。a棒在運(yùn)動(dòng)過程中始終與導(dǎo)軌垂直，兩棒與導(dǎo)軌接觸良好，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，重力加速皮為g。則下列判斷正確的是

A. 物塊c的質(zhì)量是2msinθ

B. b棒放上導(dǎo)軌前物塊c減少的重力勢能等于a、c增加的動(dòng)能

C. b棒放上導(dǎo)軌后物塊c減少的重力勢能等于回路消耗的電能

D. a、c勻速運(yùn)動(dòng)的速度為

Answer 1

【答案】AD

【解析】

b棒靜止說明b棒受力平衡，即安培力和重力沿斜面向下的分力平衡，a棒勻速向上運(yùn)動(dòng)，說明a棒受繩的拉力和重力沿斜面向下的分力大小以及沿斜面向下的安培力三個(gè)力平衡，c勻速下降則c所受重力和繩的拉力大小平衡，由b平衡可知，安培力大小F安＝mgsinθ，由a平衡可知F繩＝F安+mgsinθ＝2mgsinθ，由c平衡可知F繩＝mcg；

A、因?yàn)槔K中拉力大小相等，故2mgsinθ＝mcg，即物塊c的質(zhì)量為2msinθ，故A正確；

B、b放上之前，a、c系統(tǒng)機(jī)械能守恒，故a增加的重力勢能與a、c增加的動(dòng)能之和才等于c減小的重力勢能，故B錯(cuò)誤；

C、b棒放上導(dǎo)軌后，a勻速上升重力勢能在增加，根據(jù)能量守恒定律可知，物塊c減少的重力勢能等于回路消耗的電能與桿a增加的重力勢能之和，故物塊c減少的重力勢能大于回路消耗的電能，故C錯(cuò)誤；

D、b棒放上導(dǎo)軌后，a棒勻速運(yùn)動(dòng)，根據(jù)b棒的平衡可知F安＝mgsinθ，又因?yàn)?/span>F安＝BIL，I，故v，故D正確。