题目内容

8.如图所示,有两根光滑的竖直导轨,相距为L,a、b之间接有电阻R,天花板上通过一细线挂一轻弹簧,弹簧下端栓一质量为m的水平金属棒,磁感应强度为B的匀强磁场方向向里,且与导轨平面垂直,不计导轨与金属棒的电阻,弹簧劲度系数为k,重力加速度为g,开始弹簧处于自然长度,将金属棒由静止释放,则(  )
A.金属棒向下运动时,流过电阻R的电流方向为b→a
B.金属棒第一次到达最大速度v时,弹簧伸长量为m$\frac{g}{k}$-$\frac{{B}^{2}{l}^{2}v}{kR}$
C.金属棒从开始释放到最终静止的过程中,通过电阻R上的电量可能为0
D.金属棒从开始释放到最终静止的过程中,通过电阻R上产生的总热量等于金属棒重力势能的减少量

分析 根据右手定则判断流过电阻R的电流方向;根据共点力的平衡条件计算弹簧伸长量;根据电荷量的经验公式计算通过电阻R上的电量;根据功能关系分析电阻R上产生的总热量大小.

解答 解:A、金属棒向下运动时切割磁感线,根据右手定则判断可知,流过电阻R的电流方向为b→a,故A正确;
B、金属棒第一次到达最大速度v时受力平衡,根据共点力的平衡条件可得:mg=kx+BIl=kx+$\frac{{B}^{2}{l}^{2}v}{R}$,所以弹簧伸长量为m$\frac{g}{k}$-$\frac{{B}^{2}{l}^{2}v}{kR}$,B正确;
C、金属棒最终静止时,一定处于平衡位置,即mg=kx,此过程通过通过电阻R上的电量q=$\overline{I}•△t=\frac{△Φ}{R}$,而△Φ≠0,所以通过电阻R上的电量不可能为0,C错误;
D、根据功能关系可得,金属棒从开始释放到最终静止的过程中,通过电阻R上产生的总热量等于金属棒重力势能的减少量减去弹簧弹性势能的增加量,D错误.
故选;AB.

点评 本题考查电磁感应中的电路、受力、功能等问题,对于这类问题一定做好感应电流、安培力、运动情况、功能转化这四个方面的分析.要能熟练推导出安培力与速度的关系式、电荷量的经验公式.

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