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精英家教网如图所示,水平光滑的平行金属导轨左端接有电阻R,匀强磁场方向竖直向下,质量一定的金属棒OO'垂直于导轨放置,现使棒以一定的初速度v向右运动,当金属棒通过位置a、b时速度分别是va、vb,到位置c时刚好静止,导轨和金属棒的电阻不计,ab=bc,则金属棒在由a到b和由b到c的两个过程中(  )
A、金属棒的加速度相等B、通过电阻R的电荷量相等C、电阻R上产生的焦耳热相等D、速度变化量相等
分析:金属棒向右做加速度逐渐减小的减速运动,克服安培力做功,把金属棒的动能转化为内能;由能量守恒判断回路产生的内能;由牛顿第二定律判断加速度的大小关系;由E=BLv求出感应电动势,由欧姆定律求出感应电流,最后由电流定义式的变形公式求出感应电荷量.再根据动量定理列式求解速度变化量的关系.
解答:解:A、C、金属棒PQ在运动过程中,金属棒受到的安培力:F=BIL=BL
BLv
R
=
B2L2v
R
,所受到的合力是安培力,由牛顿第二定律得:F=ma,由于v减小,所以金属棒向右运动过程中,安培力F减小,加速度a逐渐减小,故A错误;
B、金属棒运动过程中,电路产生的感应电荷量为:Q=I△t=
E
R
△t
=
△Φ
R
=
B△S
R
,从a到b的过程中与从b到c的过程中,回路面积的变化量△S相等,B、R相等,因此,通过棒横截面积的电荷量相等,故B正确;
C、金属棒受到的安培力水平向左,金属棒在安培力作用下做减速运动,速度v越来越小,导体棒克服安培力做功,把金属棒的动能转化为内能,由于ab间距离与bc间距离相等,安培力F从a到c逐渐减小,由W=Fs定性分析可知,从a到b克服安培力做的比从b到c克服安培力做的功多,因此在a到b的过程产生的内能多,故C错误;
D、取向左为正方向,根据动量定理得:B
.
I
L△t=m△v
又
.
I
△t
=q
则得速度变化量为:△v=
BLq
m
,两个过程,式中各量都相等,则速度变化量就相等,故D正确.
故选:BD
点评:本题考查综合运用电磁感应、电路知识、牛顿定律、等知识的能力,关键是根据动量定理和电量关系,研究速度变化量的关系,是一道综合题,有一定难度.
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