Question

【題目】如圖所示，寬為L的平行金屬導軌由光滑的傾斜部分和足夠長的粗糙水平部分平滑連接，右端接阻值為R的電阻c，矩形區域MNPQ內有豎直向上、大小為B的勻強磁場。在傾斜部分同一高度h處放置兩根細金屬棒a和b，由靜止先后釋放，a離開磁場時b恰好進入磁場，a在水平導軌上運動的總距離為s。a、b質量均為m，電阻均為R，與水平導軌間的動摩擦因數均為μ，與導軌始終垂直且接觸良好。導軌電阻不計，重力加速度為g。則整個運動過程中

A. a棒中的電流方向會發生改變B. a棒兩端的最大電壓為

C. 電阻c消耗的電功率一直減小D. 電阻c產生的焦耳熱為

Answer 1

【答案】AD

【解析】

A．當a棒進入磁場中做切割磁感線運動時，由右手定則可判斷感應電流的方向為垂直紙面向外，當a棒離開磁場時b棒剛好進入磁場，同理可判斷通過a棒的電流方向為垂直紙面向里，故通過a棒的電流方向會發生改變，故A正確；

B．a棒從斜面靜止釋放過程中有：，解得進入水平軌道的速度大小為，a棒進入磁場后受到安培力和摩擦力的作用做減速運動，剛進入磁場時速度最大，最大感應電動勢為，此時a棒作為等效電源，b棒與電阻c并聯，并聯電阻大小為，則總電阻為，故a棒兩端的最大電壓為，故B錯誤；

C．a棒進入磁場后做減速運動，根據可知，電流逐漸減小，故電阻c消耗的電功率由逐漸減小；當a棒離開磁場時b棒剛好進入磁場，此時b棒的速度與a棒剛進入磁場時的速度相等，則電阻c消耗的電功率仍由逐漸減小，故電阻c消耗的電功率并非一直減小，故C錯誤；

D．由能量守恒定律可知，整個過程中產生的總熱量為，且，其中，則電阻c產生的焦耳熱為，故D正確。