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精英家教网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:金属棒的动能、重力势能、弹簧的弹性势能和内能的总和保持不变.金属棒最后将静止,重力与弹簧的弹力二力平衡,由胡克定律求得弹簧伸长量.由安培力公式、欧姆定律和感应电动势公式推导安培力的表达式.金属棒下落过程中,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(金属棒速度不是零时)和电阻R产生的内能.
解答:解:A、根据能量转化和守恒定律得知:金属棒的动能、重力势能与弹簧的弹性势能的总和不断减小,转化为电路中的内能.故A错误.
B、金属棒最后将静止,重力与弹簧的弹力二力平衡,由胡克定律得:弹簧伸长量为x=
mg
k
.故B正确.
C、金属棒速度为v时,安培力大小为F=BIL,I=
BLv
R
,由以上两式得:F=
B2L2v
R
,故C正确;
D、根据能量守恒知:最终金属棒的重力势能减小转化为弹簧的弹性势能和电路中的内能,棒的重力势能减小为mgx=mg?
mg
k
,故知电阻R上产生的总热量小于mg?
mg
k
.故D错误.
故选BC
点评:本题考查分析、判断和推导电磁感应现象中导体的加速度、安培力、能量转化等问题的能力,是一道综合性较强的题目.
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