题目内容

2.一个半径为r,质量为m,电阻为R的金属圆环,用一根长为L的绝缘轻细杆悬挂于O1点,在O1的正下方有一半径为(L+2r)的圆形匀强磁场区域,其圆心O2与O1在同一竖直线上,如图所示,现使绝缘轻细杆由水平位置由静止释放,下摆中金属环所在平面始终垂直磁场,则下列说法正确的是(  )
A.金属环最终会静止在O1点的正下方
B.金属环在整个过程中产生的焦耳热是mgL
C.金属环在整个过程中产生的焦耳热是$\frac{1}{2}$mg(L+2r)
D.金属环在整个过程中产生的焦耳热是mg(L+r)

分析 根据感应电流产生条件,只有环进入或离开磁场时,才会产生焦耳热,当环只能在磁场中运动时,即不会产生焦耳热,从而动能的减小,即为产生焦耳热.

解答 解:环在进或出磁场时,因切割磁感线,从而产生焦耳热;当环整体在磁场中运动时,环不会离开磁场,因此也不会产生焦耳热;由几何关系可知,该过程中环的上边缘恰好位于磁场的边界时,与开始时相比环的重心下降的高度h=$\frac{1}{2}$(L+2r).
由能量守恒定律,则有:在整个运动过程中产生的焦耳热Q,即为减小的机械能;
因此Q=mgh=$\frac{1}{2}$mg(L+2r),故C正确,ABD错误.
故选:C.

点评 该题考查机械能守恒定律的应用,注意其守恒的条件,掌握焦耳热的产生的条件,理解能量守恒定律的应用.注意环不再出磁场时,就没有焦耳热产生是解题的关键.

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