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如图所示,一光滑平行金属轨道平面与水平面成θ角。两轨道上端用一电阻R相连,该装置处于匀强磁场中,磁场方向垂直轨道平面向上。质量为m的金属杆ab,以初速度v0从轨道底端向上滑行,滑行到某一高度h后又返回到底端。若运动过程中,金属杆始终保持与导轨垂直且接触良好
如图所示,一光滑平行金属轨道平面与水平面成θ角。两轨道上端用一电阻R相连,该装置处于匀强磁场中,磁场方向垂直轨道平面向上。质量为m的金属杆ab,以初速度v0从轨道底端向上滑行,滑行到某一高度h后又返回到底端。若运动过程中,金属杆始终保持与导轨垂直且接触良好
admin
2019-12-19
45
问题
如图所示,一光滑平行金属轨道平面与水平面成θ角。两轨道上端用一电阻R相连,该装置处于匀强磁场中,磁场方向垂直轨道平面向上。质量为m的金属杆ab,以初速度v
0
从轨道底端向上滑行,滑行到某一高度h后又返回到底端。若运动过程中,金属杆始终保持与导轨垂直且接触良好,且轨道与金属杆的电阻均忽略不计,则( )。
选项
A、整个过程中金属杆所受合外力的冲量大小为2mv
0
B、上滑到最高点的过程中克服安培力做功与重力所做功之和等于
mv
0
2
C、上滑到最高点的过程中电阻R上产生的焦耳热等于mgh
D、金属杆两次通过斜面上的同一位置时电阻R的热功率相同
答案
B
解析
在整个过程中,由于回路中产生内能,根据能量守恒定律可知,金属杆ab返回底端时速度v小于v
0
,取沿斜面向下为正方向,设合外力的冲量大小为I,根据动量定理得:I=mv一(mv
0
)=mv+mv
0
<2mv
0
,故A项错误。上滑过程中,重力和安培力对杆做功,安培力做负功,根据动能定理得知,克服安培力与重力所做功之和等于
mv
0
2
,故B项正确。上滑过程中,由动能定理得:一mgh一W
安
=0一
mv
0
2
,克服安培力做功为W
安
=
mv
0
2
-mgh。根据功能关系可知,克服安培力做功等于回路中产生的焦耳热,即Q=W
安
,则得Q=
mv
0
2
一mgh,故C项错误。上滑过程做变减速直线运动,下滑过程做变加速直线运动,经过同一位置时,上滑的速度大于下滑速度,上滑的感应电动势大于下滑的感应电动势,则上滑的感应电流大于下滑的感应电流。上滑时所受的安培力大于下滑时所受的安培力。由P=Fv可知,经过同一位置时,上滑过程中杆克服安培力做功的功率大于下滑过程的,上滑过程中电阻R的热功率大于下滑过程R的热功率,故D项错误。
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物理学科知识与教学能力题库教师资格分类
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