题目内容
如图所示,光滑的长直金属杆上套两个金属环与一个完整正弦图象的金属导线ab连接,杆电阻不计,导线电阻为R,ab间距离为2L,导线组成的正弦图形顶部或底部到杆距离都是d,在导线和杆平面内虚线右侧有一匀强磁场区域,磁感应强度为B,现在外力F作用下导线沿杆以恒定的速度v向右运动,t=0时刻导线从O点进入磁场,直到全部进入的过程中,外力F所做的功为( )A.
B.
C.
D.
【答案】分析:根据题意在金属导线ab运动过程中外力做的功转化为焦耳热,问题转化为求焦耳热,在该过程中导线切割磁感线产生的电动势也是正弦图象,故可根据交流的有效值求焦耳热.
解答:解:由题意知,金属导线ab在运动过程中切割磁感线产生的电动势为E=Blv,Bv是定值,而有效切割长度L是正弦规律变化的,则产生的感应电流也为正弦规律变化的,且其最大值为d,故其有效值为
,产生的焦耳热为
,又t=
,解得
,由能量守恒得,外力做的功转化为焦耳热,故B正确
故选B
点评:考查了导线切割磁感线产生时的感应电动势,推断产生电动势的规律,能量守恒的应用.
解答:解:由题意知,金属导线ab在运动过程中切割磁感线产生的电动势为E=Blv,Bv是定值,而有效切割长度L是正弦规律变化的,则产生的感应电流也为正弦规律变化的,且其最大值为d,故其有效值为
故选B
点评:考查了导线切割磁感线产生时的感应电动势,推断产生电动势的规律,能量守恒的应用.
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