Question

【題目】如圖所示，相距為L的兩條足夠長的平行金屬導(dǎo)軌右端連接有一定值電阻R，整個(gè)裝置被固定在水平地面上，整個(gè)空間存在垂直于導(dǎo)軌平面向下的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，兩根質(zhì)量均為m，電阻都為R，與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)都為μ的相同金屬棒MN、EF垂直放在導(dǎo)軌上．現(xiàn)在給金屬棒MN施加一水平向左的作用力F，使金屬棒MN從靜止開始以加速度a做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，若重力加速度為g，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，最大靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力相等．則下列說法正確的是(　　)

A. 從金屬棒MN開始運(yùn)動(dòng)到金屬棒EF開始運(yùn)動(dòng)的過程中，兩金屬棒的發(fā)熱量不相等

B. 從金屬棒MN開始運(yùn)動(dòng)到金屬棒EF開始運(yùn)動(dòng)經(jīng)歷的時(shí)間為

C. 若從金屬棒MN開始運(yùn)動(dòng)到金屬棒EF開始運(yùn)動(dòng)經(jīng)歷的時(shí)間為T，則此過程中流過電阻R的電荷量為

D. 若從金屬棒MN開始運(yùn)動(dòng)到金屬棒EF開始運(yùn)動(dòng)經(jīng)歷的時(shí)間為T，則金屬棒EF開始運(yùn)動(dòng)時(shí)，水平拉力F的瞬時(shí)功率為P＝(ma＋μmg)aT

Answer 1

【答案】ABC

【解析】

以EF為研究對(duì)象，剛開始運(yùn)動(dòng)時(shí)所受的靜摩擦力達(dá)到最大值，由安培力與靜摩擦力平衡列式，可求出回路中的電流，再由法拉第電磁感應(yīng)定律和歐姆定律、速度公式結(jié)合求解時(shí)間；根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律和歐姆定律、位移公式、電量公式結(jié)合求解電荷量q；推導(dǎo)出安培力與速度的關(guān)系式，由牛頓第二定律求得水平拉力F的大小，由P=Fv求解其瞬時(shí)功率；根據(jù)電路的連接關(guān)系，分析通過兩棒的電流關(guān)系，即可分析其熱量關(guān)系。

A項(xiàng)：由于MN棒切割磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，相當(dāng)于電源，通過MN的電流是EF電流的2倍，根據(jù)焦耳定律可知，MN的發(fā)熱量是EF的4倍，故A正確；

B項(xiàng)：以EF為研究對(duì)象，設(shè)EF剛開始運(yùn)動(dòng)時(shí)其電流大小為I，則通過MN的電流為2I，由題有：BIL=μmg

根據(jù)閉合電路歐姆定律得：E=2I（R+0.5R）=3IR

又 E=BLv

v=at

聯(lián)立解得：，故B正確；

C項(xiàng)：MN棒在T時(shí)間內(nèi)通過的位移為：x=

根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，有：

及閉合電路歐姆定律，有：

且電量表達(dá)式，有：

△Φ=BLx，

則得通過MN棒的電量為：

由于兩棒的電阻都為R，則此過程中流過電阻R的電荷量為，故C正確；

D項(xiàng)：金屬棒EF開始運(yùn)動(dòng)時(shí)，由BIL=μmg得：I=

金屬棒MN所受的安培力大小為：F安=BIL

以MN為研究對(duì)象，根據(jù)牛頓第二定律得：F-μmg-F安=ma

拉力的功率為：P=Fv

又 v=aT

解得：P=（ma+2μmg）aT，故意D錯(cuò)誤。

故應(yīng)選：ABC。