题目内容

18.如图所示,电阻不计的轨道MON与CO′D平行放置,轨道间距为L,MC之间接有阻值为R的电阻,接口OO′处平滑连接.轨道倾斜部分MO、CO′与水平面的倾角为θ,并处在磁感应强度大小为B,方向垂直倾斜轨道向上的匀强磁场区域中.现将与导轨垂直且紧密接触的质量为m,电阻也为R的金属棒从距水平面h高处静止释放,最后金属棒停止在水平轨道距离OO′为d的EF处,已知金属棒与两轨道的摩擦系数均为μ,水平轨道足够长.则(  )
A.整个过程通过电阻R的电量为$\frac{BLh}{Rsinθ}$
B.整个过程中电阻R上发热量为$\frac{mgh}{2}$[1-μ($\frac{1}{tanθ}$+$\frac{d}{h}$)]
C.若增加h,则金属棒可能仍停在EF处
D.若减小h,则金属棒一定停在EF左侧

分析 电量根据法拉第电磁感应定律、欧姆定律和电量公式推导出q=$\frac{△Φ}{2R}$求解.根据能量守恒定律求解电阻R上发热量.分析金属棒在导轨上可能的运动情况,判断最终停止的位置.

解答 解:A、整个过程通过电阻R的电量 q=$\overline{I}$t=$\frac{BL\overline{v}t}{2R}$=$\frac{BL•\frac{h}{sinθ}}{2R}$=$\frac{BLh}{2Rsinθ}$,故A错误.
B、设整个过程中电阻R上发热量为Q,对整个过程,由能量守恒定律得:mgh=μmgcosθ•$\frac{h}{sinθ}$+μmgd+2Q
解得 Q=$\frac{mgh}{2}$[1-μ($\frac{1}{tanθ}$+$\frac{d}{h}$)],故B正确.
C、若金属棒从h高处静止释放到达水平导轨前已经做匀速运动,则若增加h,金属棒到达水平导轨前也做匀速运动,匀速运动的速度相等,金属棒仍停在EF处,故C正确.
D、同理,若减小h,则金属棒也可能停在EF.故D错误.
故选:BC.

点评 解决本题的关键要掌握感应电荷量公式q=$\frac{△Φ}{2R}$推导的方法,正确分析能量是如何转化的,在运用闭合电路欧姆定律时,要注意回路的总电阻是2R,不是R.

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