题目内容

两根足够长的光滑导轨竖直放置,间距为L,底端接阻值为R的电阻.将质量为m的金属棒悬挂在一个固定的轻弹簧下端,金属棒和导轨接触良好,导轨所在平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直,如图所示.除电阻R外其余电阻不计.现将金属棒从弹簧原长位置由静止释放,则(  )
分析:弄清金属棒的运动情况是解题的关键,开始时金属棒的速度为零,弹簧处于原长,此时金属棒只受重力作用,然后金属棒开始加速下落,随速度增加,安培力增加,弹簧弹力也增加,当合外力为零时,金属棒速度最大,然后金属棒继续减速向下运动,弄清运动过程结合功能关系即可正确求解.
解答:解:A、金属棒在释放的瞬间,速度为零,不受安培力的作用,只受到重力,因此释放瞬间金属棒的加速度等于重力加速度g,故A正确
B、金属棒的速度为v时,所受安培力为F=
B2L2v
R
,故B正确
C、根据安培力所做的功量度电路中产生的电能,即电路中产生的电能等于克服安培力所做的功,故C错误
D、金属棒下落过程中,由能量守恒定律知,金属棒减少的重力势能转化为弹簧的弹性势能、金属棒的动能(速度不为零时)以及电阻R上产生的热量,故D错误.
故选AB.
点评:导体棒在磁场中切割磁感线产生电动势,电路中出现电流,从而有安培力.由于安培力是与速度有关系的力,因此会导致加速度在改变.所以当安培力不变时,则一定处于平衡状态.
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