题目内容

【题目】如图所示,两条电阻不计的平行导轨与水平面成θ角,导轨的一端连接定值电阻R1 , 匀强磁场垂直穿过导轨平面.一根质量为m、电阻为R2的导体棒ab,垂直导轨放置,导体棒与导轨之间的动摩擦因数为μ,且R2=nR1 . 如果导体棒以速度v匀速下滑,导体棒此时受到的安培力大小为F,则以下判断正确的是(  )

A.电阻R1消耗的电功率为
B.重力做功的功率为mgvcosθ
C.运动过程中减少的机械能全部转化为电能
D.R2上消耗的功率为

【答案】D
【解析】解:A、导体棒以速度v匀速下滑时,由E=BLv、I= 、F=BIL可得:安培力F= ,

电阻R1消耗的热功率为P1=I2R1=( )2R1,又R2=nR1 以上各式联立得解得,P1= ,A不符合题意.

B、根据瞬时功率表达式:P=Fvcosα(其中α为F与v之间的夹角)可知,重力做功的功率为:P=mgvcos( )=mgvsinθ,B不符合题意.

C、根据能量守恒定律可知:运动过程中减少的机械能转化为电能和摩擦产生的热量,C不符合题意.

D、电阻R2消耗的热功率为P2=I2R2=( )2R2,又R2=nR1,安培力F= ,以上各式联立得解得,P2= ,D符合题意.

故答案为:D

本题是一道电磁感应的综合问题,属于动电动类型,从受力和能量守恒的两个角度进行分析。根据右手定则求出感应电动势的大小,根据闭合电路欧姆定律,求出电流强度的大小再利用安培力公式,求出安培力。运动过程中减少的重力势能转化为电能和摩擦所产生的热量。

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