如圖所示,足夠長的光滑平行金屬導軌MN、PQ固定在水平而上,間距為L,空間存在着方向豎直向上的磁感應強度大小為...
問題詳情:
如圖所示,足夠長的光滑平行金屬導軌MN、PQ固定在水平而上,間距為L,空間存在着方向豎直向上的磁感應強度大小為B的勻強磁場.在導軌上放有兩根質量分別為m和2m的金屬棒ab、cd,兩棒和導軌垂直且接觸良好,有效電阻均為R,導軌電阻不計.現給金屬棒ab水平向左的瞬時衝量I0,同時給cd棒水平向右的瞬時衝量2I0,則在以後的運動過程中( )
A.通過ab棒的最大電流為
B.cd棒的最大加速度為
C.最終兩金屬棒將靜止在導軌上
D.整個過程中該系統產生的焦耳熱為
【回答】
BD
【解析】
A、設兩金屬棒的初速度大小為v0,則,兩棒剛開始運動時都會切割磁感線,產生感應電流,此時迴路中的電流最大,,cd棒受到的安培力最大,加速度最大,此後兩棒均做減速運動,由於兩棒構成的系統在水平方向上不受外力,系統動量守恆,取向右為正方向,設兩棒最終共同的速度為v,則有,解得,即最終兩棒以共同速度向右勻速運動,此時迴路中的磁通量不變,迴路中無感應電流,選項B正確,A、C錯誤;
D、由能的轉化與守恆定律知,該系統產生熱量,選項D正確.
【點睛】
本題是電磁感應與力學、電學相結合的綜合題,考查了動量守恆定律的應用,分析清楚金屬棒的運動過程是解題的前提與關鍵,應用動量守恆定律、能量守恆定律、動量定理與法拉第電磁感應定律、歐姆定律可以解題.
知識點:法拉第電磁感應定律
題型:選擇題