题目内容
如图所示,在水平面上有两条光滑的长直平行金属导轨MN、PQ,导轨间距离为L,电阻忽略不计,磁感应强度为B的匀强磁场垂直于导轨所在平面.质量分别为ma、mb的两根金属杆a、b跨搁在导轨上,a、b接入电路的电阻均为R.轻质弹簧的左端与b杆连接,右端固定.开始时a杆以初速度υ向静止的b杆运动,当a杆向右的速度为υ时,b杆向右的速度达到最大值υm,此过程中a杆产生的焦耳热为Q,两杆始终垂直于导轨并与导轨良好接触,则b杆达到最大速度时( )A.b杆受到弹簧的确弹力为
B.b杆受到弹簧的弹力为
C.弹簧具有的弹性势能为
D.弹簧具有的弹性势能为
【答案】分析:A、b杆达到最大速度时,弹簧的弹力等于安培力,则根据安培力大小公式与闭合电路欧姆定律及法拉第电磁感应定律,即
;
C、选取系统,确定从开始到b杆最大速度作为过程,由动能定理,结合产生焦耳热即为安培力做功的值,来确定弹簧的弹性势能.
解答:解:A、b杆达到最大速度时,弹簧的弹力等于安培力,
由闭合电路欧姆定律可得,
,
而安培力大小F=BIL=
,故A正确,B错误;
C、选两杆做为系统,从开始运动到最大速度,则由动能定理,
得:

又因:W安=-2Q,W弹=-△E弹
所以
-2Q,故C正确,D错误;
故选:AC
点评:由于两杆同时同向运动,所以切割的速度即为相对速度.同时考查闭合电路欧姆定律、法拉第电磁感应定律、动能定理及安培力大小公式,并注意安培力做功与产生焦耳热的关系,及弹力做功与弹簧的弹性势能的关系.
C、选取系统,确定从开始到b杆最大速度作为过程,由动能定理,结合产生焦耳热即为安培力做功的值,来确定弹簧的弹性势能.
解答:解:A、b杆达到最大速度时,弹簧的弹力等于安培力,
由闭合电路欧姆定律可得,
而安培力大小F=BIL=
C、选两杆做为系统,从开始运动到最大速度,则由动能定理,
得:
又因:W安=-2Q,W弹=-△E弹
所以
故选:AC
点评:由于两杆同时同向运动,所以切割的速度即为相对速度.同时考查闭合电路欧姆定律、法拉第电磁感应定律、动能定理及安培力大小公式,并注意安培力做功与产生焦耳热的关系,及弹力做功与弹簧的弹性势能的关系.
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