题目内容

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B竖直向下分布在导轨所在的空间内,质量一定的金属棒PQ垂直导轨放置.今使棒以一定的初速度v0向右运动,当其通过位置a、b时,速率分别为va、vb,到位置c时棒刚好静止,设导轨与棒的电阻均不计,a到b与b到c的间距相等,则金属棒在由a到b和由b到c的两个过程中(  )
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.
解答:解:A、D、金属棒受到的安培力F=BIL=B
BLv
R
L=
B2L2v
R
,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A正确,D错误;
B、金属棒PQ在运动过程中所受到的合力是安培力,由牛顿第二定律得:
B2L2v
R
=ma,由于v减小,所以金属棒向右运动过程中,加速度逐渐减小,故B错误;
C、金属棒运动过程中,电路产生的感应电荷量Q=I△t=
E
R
△t=
△t
R
×
△Φ
△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C正确;
故选AC.
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,是一道综合题,有一定难度.
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