题目内容

13.两个足够长的光滑平行金属导轨倾斜地固定在水平面上,倾角为θ=30°,在平行导轨顶端与一定值电阻相连,如图所示,在导轨所在的空间存在一垂直导轨所在的平面斜向上的匀强磁场,现有一导体棒由斜面的低端以初速度v0沿斜面向上运动,当导体棒再次回到出发点时速度为v,已知导体棒的质量为m、电阻为r,定值电阻的阻值为R,导体棒上滑的时间、流过定值电阻的电荷量,定值电阻上产生的热量分别为t1、q1、Q1,导体棒下滑的时间、流过定值电阻的电荷量、定值电阻上产生的热量分别为t2、q2、Q2,则下列说法中正确的是(  )
A.t1>t2
B.q1=q2
C.Q1>Q2
D.整个过程中整个电路产生的热量为$\frac{1}{2}$m(v02-v2

分析 根据能量守恒分析上滑与下滑经过同一位置时金属棒的速度大小,分析平均速度关系,判断时间关系.由q=$\frac{△Φ}{R}$分析电荷量关系.分析金属棒克服安培力做功关系,判断热量关系.根据能量守恒求解整个过程产生的热量.

解答 解:A、由于金属棒运动过程中,切割磁感线产生电能,所以金属棒的机械能不断减小,则知上滑与下滑经过同一位置时上滑的速度较大,则上滑过程的平均速度较大,两个过程的位移大小相等,所以上滑过程时间短,即有t1<t2.故A错误.
B、由q=$\frac{△Φ}{R+r}$知,由于上滑和下滑两个过程中,回路磁通量的变化量相等,所以通过定值电阻的电荷量相等,即有q1=q2.故B正确.
C、上滑过程金属棒克服安培力做功多,整个回路产生的热量多,定值电阻上产生的热量也多,则Q1>Q2.故C正确.
D、由能量守恒得,整个过程中整个电路产生的热量为$\frac{1}{2}$m(v02-v2).故D正确.
故选:BCD.

点评 本题考查了电磁感应知识和电路知识、力学规律,关键要正确分析棒的运动情况,掌握感应电荷量表达式q=$\frac{△Φ}{R+r}$,并正确把握能量的转化情况.

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