题目内容

16.如图所示,MN和PQ为置于水平面上足够长的光滑导轨,匀强磁场B垂直导轨平面,金属滑杆ab和cd的质量均为m.开始时ab杆静止,并使cd杆有一个方向向右的初速度v0,整个装置的电磁辐射忽略不计,导轨MN和PQ的电阻不计,整个过程中下述说法正确的是(  )
A.系统的机械能守恒B.两滑杆组成的系统动量守恒
C.滑杆ab做匀加速直线运动D.整个回路产生的热量Q=$\frac{m{{v}_{0}}^{2}}{4}$

分析 根据机械能守恒的条件判断机械能守恒;根据动量守恒的条件判断;
对全过程由动量守恒求出末速度,然后由能量守恒定律可求得电流产生的热量.

解答 解:A、该过程中有一部分的机械能转化为内能,所以机械能不守恒.故A错误;
B、该过程中两滑杆组成的系统水平方向不受力,竖直方向受到的合外力等于0,所以系统的动量守恒.故B正确;
C、开始时cd的受到大于ab的速度,则cd上产生的电动势大于ab上产生的电动势,所以电路中存在电流,根据楞次定律可知,cd将做减速运动,ab做加速运动;随二者速度差的减小,电路中的电流减小,所以二者的加速度逐渐减小,滑杆ab做加速度减小的加速直线运动.故C错误;
D、当ab滑杆与cd滑杆的速度相等时,两个滑杆上产生的电动势大小相等,电路中不再有感应电流,则两滑杆一起做匀速直线运动,设共同速度为v,选取向右为正方向,则由动量守恒得:mv0=2mv
由能量守恒定律可知,产生的热量为:Q=$\frac{1}{2}$mv02-$\frac{1}{2}×2m×$v2
联立得:Q=$\frac{1}{4}mv_0^2$;故D正确;
故选:BD

点评 电磁感应过程中的能量守恒是经常考查的内容,要注意应用串并联电路特点分析能量的分配关系.

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