题目内容

【题目】如图所示,平行金属导轨竖直放置,仅在虚线MN下面的空间存在着匀强磁场,磁场方向垂直纸面向里,导轨上端跨接一定值电阻R,质量为m、电阻r的金属棒两端各套在导轨上并可在导轨上无摩擦滑动,导轨的电阻不计,将金属棒从图示位置由静止释放,则进入磁场后(

A. a点的电势高于b点的电势 B. 金属棒刚进入磁场过程中可能做匀减速运动

C. 金属棒受到的最大安培力大小为mg D. 金属棒中产生的焦耳热小于金属棒机械能的减少量

【答案】D

【解析】

根据右手定则判断电势的高低;根据安培力公式F=分析棒进入磁场后的运动情况;金属棒进入磁场后可能做匀速运动,可能做减速运动,也可能做加速运动,根据不同的运动情况,分析能量是如何转化的.

根据右手定则判断可知:ab中产生的感应电流方向从ab,a点相当于电源的负极,b点相当于电源的正极,则a点的电势低于b点的电势.故A错误.金属棒刚进入磁场的过程中,若安培力大于重力,棒做减速运动,随着速度的减小,根据安培力公式F=可知,安培力不断减小,合力减小,加速度减小,所以棒做加速度减小的变减速运动,不可能做匀减速运动,故B错误.若棒做减速运动,最终做匀速运动,此时安培力最小,为mg;若棒做加速运动,最终做匀速运动,此时安培力最大为mg;若匀速运动,安培力不变,大小为mg,故C错误.金属棒进入磁场时回路中产生电能,转化为电阻R和金属棒的内能,根据能量转化和守恒定律得知:金属棒中产生的焦耳热小于金属棒机械能的减少量,故D正确.故选D.

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