(2019·廣東六校聯考)如圖所示，兩條平行導軌MN、PQ的間距為L，水平導軌的左端與兩條豎直固定、半徑為r的...

問題詳情：

(2019·廣東六校聯考)如圖所示，兩條平行導軌MN、PQ的間距為L，水平導軌的左端與兩條豎直固定、半徑為r的光滑圓弧導軌相切，水平導軌的右端連線阻值為R的定值電阻，從水平導軌左端起寬度為d的區域記憶體在磁感應強度大小為B、方向豎直向上的勻強磁場。現將一金屬桿從圓弧導軌的最高處由靜止釋放，金屬桿滑到磁場右邊界時恰好停止。已知金屬桿的質量為m、電阻也為R，且與水平導軌間的動摩擦因數為μ，金屬桿在運動過程中始終與導軌垂直且接觸良好，導軌的電阻不計，重力加速度大小為g，則(　　)

A．金屬桿到達圓弧導軌的最低點前瞬間對導軌的壓力大小為3mg

B．金屬桿在磁場中運動的最大加速度為

C．整個過程中，通過金屬桿橫截面的電荷量為

D．整個過程中，定值電阻上產生的焦耳熱為mg(r－μd)

【回答】

解析：金屬桿沿圓弧導軌下滑過程中機械能守恆，mgr＝mv2，在到達最低點前瞬間，F－mg＝m，解得F＝3mg，結合牛頓第三定律可知A項正確；金屬桿剛進入磁場時，所受安培力最大，加速度最大，對金屬桿受力分析，由牛頓第二定律有＋μmg＝mam，解得am＝＋μg，B項錯誤；根據q＝可知，整個過程中通過金屬桿橫截面的電荷量為q＝，C項正確；根據能量的轉化和守恆可知，整個過程中系統產生的熱量Q總＝mgr－μmgd，定值電阻上產生的焦耳熱Q焦＝mg(r－μd)，故D項錯誤。