如圖所示,固定在水平絕緣平面上足夠長的金屬導軌不計電阻,但表面粗糙,導軌左端連線一個電阻R,質量為m的金屬棒(...
問題詳情:
如圖所示,固定在水平絕緣平面上足夠長的金屬導軌不計電阻,但表面粗糙,導軌左端連線一個電阻R,質量為m的金屬棒(電阻也不計)放在導軌上,並與導軌垂直,整個裝置放在勻強磁場中,磁場方向與導軌平面垂直,用水平恆力F把ab棒從靜止起向右拉動的過程中( )
A. 棒做勻加速運動
B. 棒克服安培力做的功等於電路中產生的電能
C. 恆力F和摩擦力的合力做的功等於電路中產生的電能和棒獲得的動能之和
D. 恆力F、摩擦力和安培力的合力做的功等於棒獲得的動能
【回答】
考點: 導體切割磁感線時的感應電動勢;電磁感應中的能量轉化.
專題: 電磁感應——功能問題.
分析: 導體棒在恆力作用下沿粗糙導軌做切割磁感線,產生感應電動勢,出現感應電流,棒又受到安培力.因此棒做加速度減小的加速運動,最終達到勻速直線運動狀態.根據功能關係分析恆力F做的功與電路中產生的電能、棒獲得的動能、克服摩擦力做功的關係.
解答: 解:A、導體棒在恆力作用下向右加速運動時,產生的感應電動勢和感應電流增大,導體棒所受的安培力增大,合力減小,加速度減小,所以導體棒做加速度減小的加速運動,最終達到勻速直線運動狀態,故A錯誤.
B、根據功能關係可知,棒克服安培力做的功等於電路中產生的電能,故B正確.
CD、由動能定理可得:恆力、安培力與摩擦力的合力功等於棒獲得的動能,而克服安培力做功等於電路中產生的電能,所以恆力F和摩擦力的合力做的功等於電路中產生的電能和棒獲得的動能之和.故C、D正確
故選:BCD.
點評: 本題根據功能關係分析電磁感應現象的能量問題,也可以列出動能定理表示式進行分析.知道棒克服安培力做的功等於電路中產生的電能.動能的變化與外力做的總功有關.
知識點:法拉第電磁感應定律
題型:選擇題
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