题目内容

如图所示,电阻不计的竖直光滑金属轨道PMNQ,其PMN部分是半径为r的圆弧,NQ部分水平且足够长,匀强磁场的磁感应强度为B,方向垂直于PMNQ平面指向纸里.一粗细均匀的金属杆质量为m,电阻为R,长为r,从图示位置由静止释放,若当地的重力加速度为g,金属杆与轨道始终保持良好接触,则( )

A.杆下滑过程机械能守恒
B.杆最终可能沿NQ匀速运动
C.杆从释放到滑至水平轨道过程产生的电能大于
D.杆从释放到滑至水平轨道过程中,通过杆的电荷量等于
【答案】分析:杆在下滑过程中,杆与金属导轨组成闭合回路,磁通量在改变,产生感应电流,杆受到安培力作用,可知其机械能不守恒,杆最终沿水平面时,不产生感应电流,不受安培力作用而做匀速运动.杆从释放到滑至水平轨道过程,重力势能减小mgr,产生的电能和棒的动能,由能量守恒定律分析杆上产生的电能.根据推论q=,求出磁通量的变化量,即可求出电量.
解答:解:
A、杆在下滑过程中,杆与金属导轨组成闭合回路,磁通量在改变,会产生感应电流,杆将受到安培力作用,则杆的机械能不守恒.故A错误.
B、杆最终沿水平面时,不产生感应电流,不受安培力作用而做匀速运动.故B正确.
C、杆从释放到滑至水平轨道过程,重力势能减小mgr,产生的电能和棒的动能,由能量守恒定律得知:杆上产生的电能小于.故C错误.
D、杆与金属导轨组成闭合回路磁通量的变化量为△Φ=B(),根据推论q=,得到通过杆的电量为q=.故D正确.
故选BD
点评:本题要抓住题中隐含的条件:导轨是金属的,可与杆组成导电回路,磁通量在改变,回路中会产生感应电流,有电荷通过杆.
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