Question

3．水平固定放置的足够长的U形金属导轨处于竖直向上的匀强磁场中，在导轨上放着金属棒ab，开始时ab棒以水平初速度v₀向右运动，最后静止在导轨上，就导轨光滑和粗糙两种情况比较，这个过程（　　）

• A． 安培力对ab棒所做的功相等
• B． 电流所做的功相等
• C． 产生的总热量相等
• D． ab棒的动量改变量相等

Answer 1

分析 金属棒在导轨上做减速运动，最后金属棒静止在导轨上；对金属棒进行受力分析，从能量转化的角度分析答题．

解答 解：A、当导轨光滑时，金属棒克服安培力做功，动能全部转化为焦耳热，产生的内能等于金属棒的初动能；
当导轨粗糙时，金属棒在导轨上滑动，一方面要克服摩擦力做功，摩擦生热，把部分动能转化为内能，另一方面要克服安培力做功，金属棒的部分动能转化为焦耳热，克服摩擦力做功产生的内能与克服安培力做功产生的内能之和等于金属棒的初动能；所以，导轨粗糙时，安培力做的功少，导轨光滑时，安培力做的功多，故A错误．
B、电流所做的功等于回路中产生的焦耳热，根据功能关系可知导轨光滑时，金属棒克服安培力做功多，产生的焦耳热多，电流做功大，故B错误．
C、两种情况下，产生的总热量相等，都等于金属棒的初动能；故C正确．
D、两种情况下，棒的初速度都是v₀，末速度都是0，所以两种情况下ab棒的动量改变量相等，都是0-mv₀=-mv₀．故D正确．
故选：CD．

点评 解决本题的关键是正确分析能量是如何转化的，运用能量转化和守恒定律分析热量问题．