题目内容

18.在倾角为θ的斜面上固定两根足够长的光滑平行金属导轨PQ、MN,相距为L,导轨处于磁感应强度为B的匀强磁场中,磁场方向垂直导轨平面向下.有两根质量均为m的金属棒a、b,先将a 棒垂直导轨放置,用跨过光滑定滑轮的细线与物块c 连接,连接a棒的细线平行于导轨,由静止释放c,此后某时刻,将b也垂直导轨放置,a、c此刻起做匀速运动,b棒刚好能静止在导轨上.a棒在运动过程中始终与导轨垂直,两棒与导轨接触良好,导轨电阻不计.则(  )
A.物块c的质量是2msinθ
B.b棒放上导轨前,物块c减少的重力势能等于a、c增加的动能
C.b棒放上导轨后,物块c减少的重力势能等于回路消耗的电能与a增加的重力势能之和
D.b棒放上导轨后,a棒中电流大小是$\frac{mgsinθ}{BL}$

分析 a、b棒中电流大小相等方向相反,故a、b棒所受安培力大小相等方向相反,对b棒进行受力分析有安培力大小与重力沿斜面向下的分力大小相等,再以a棒为研究对象,由于a棒的平衡及安培力的大小,所以可以求出绳的拉力,再据C平衡可以得到C的质量.c减少的重力势能等于各棒增加的重力势能和动能以及产生的电能,由此分析便知.

解答 解:A、因为ac匀速运动,b静止,故对abc的整体,mcg=2mgsinθ,即:mc=2msinθ,选项A正确;
B、b棒放上导轨前,对ac系统机械能守恒,故物块c减少的重力势能等于a、c增加的动能与a增加的重力势能之和,选项B错误;
C、b棒放上导轨后,物块c减少的重力势能等于回路消耗的电能与a增加的重力势能之和,选项C正确;
D、b棒放上导轨后,对a棒:BIL+mgsinθ=mcg,即$I=\frac{mgsinθ}{BL}$,选项D正确.
故选:ACD.

点评 从导体棒的平衡展开处理可得各力的大小,从能量守恒角度分析能量的变化是关键,能量转化问题从排除法的角度处理更简捷.

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