题目内容
【题目】如图,电阻不计的足够长平行金属导轨MN和PQ水平放置,MP间有阻值为R=1Ω的电阻,导轨相距为2m,其间有竖直向下的匀强磁场,磁感应强度为B=0.5T。质量m为0.5kg,电阻为1Ω的导体棒CD垂直于导轨放置并接触良好,CD棒与导轨的动摩擦因数μ=0.2。现导体棒获得初速度v0为10m/s,经过距离x=9m进入磁场区,又经2s后停了下来,g=10m/s2。则该过程中流过导体棒CD的电量q及电阻R产生的热量Q正确的是
A. q=2C B. q=4C C. Q=12J D. Q=6J
【答案】AD
【解析】
导体棒进入磁场前,做匀减速直线运动,据动能定理可得导体棒进入磁场的速度;对导体棒在磁场中的运动过程分析,据动量定理和微元法,可得该过程中流过导体棒CD的电量q;据感应电量的规律,可得导体棒在磁场中运动的距离;据能量关系,可得导体棒在磁场中的运动过程中回路中产生的焦耳热,进而求得此过程中电阻R产生的热量Q。
AB:导体棒进入磁场前,做匀减速直线运动,据动能定理可得:,解得:导体棒进入磁场的速度。对导体棒在磁场中运动过程的某一小段时间分析,据动量定理可得:,即:,则对整个过程可得:,解得:此过程中流过导体棒CD的电量。故A项正确,B项错误。
CD:导体棒在磁场中运动过程中,、、、,联立解得:导体棒在磁场中运动的距离。据能量关系,可得导体棒在磁场中的运动过程中回路产生的焦耳热;流过R及导体棒的电流始终相等,则;此过程中电阻R产生的热量。故C项错误,D项正确。
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