Question

如圖所示，水平面上固定有間距為1m的平行光滑導(dǎo)軌，磁感應(yīng)強(qiáng)度為1T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向豎直向下．導(dǎo)體棒ab的質(zhì)量為1kg、電阻為2Ω；cd 的質(zhì)量為2kg、電阻為1Ω．開(kāi)始時(shí)ab靜止，cd棒以6m/s的初速度向右運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)t=4s，棒ab、cd的運(yùn)動(dòng)開(kāi)始穩(wěn)定，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中兩棒始終與導(dǎo)軌垂直，且與導(dǎo)軌接觸良好，其它電阻不計(jì)．則（　�。�

A．整個(gè)過(guò)程回路中產(chǎn)生的焦耳熱Q=12J

B．整個(gè)過(guò)程棒ab產(chǎn)生的焦耳熱Q=4J

C．在t時(shí)間內(nèi)通過(guò)ab棒的電量q=4C

D．在t時(shí)間內(nèi)通過(guò)cd棒的電量q=8C

Answer 1

分析：分析兩棒的運(yùn)動(dòng)情況：cd棒以6m/s的初速度向右運(yùn)動(dòng)切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流，此電流流過(guò)ab棒，使ab棒受到安培力作用而向右做加速運(yùn)動(dòng)，ab棒也產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，電路中總電動(dòng)勢(shì)減小，感應(yīng)電流減小，則cd棒做加速度減小的變加速運(yùn)動(dòng)，ab棒做加速度減小的變加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)兩棒的速度相等時(shí)，一起以相同的速度做勻速運(yùn)動(dòng)，兩棒組成的系統(tǒng)合力為零，由動(dòng)量守恒定律可求出穩(wěn)定時(shí)兩棒的速度，由能量守恒定律求出焦耳熱．對(duì)ab棒，根據(jù)動(dòng)量定理求解電量．

解答：解：
A、當(dāng)兩棒一起以相同的速度做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，設(shè)此時(shí)它們的速度大小為v，則根據(jù)動(dòng)量守恒定律得
      m_cdv₀=（m_ab+m_cd）v
得，v=

mcdv0

mab+mcd

=

2×6

2+1

m/s=4m/s
根據(jù)能量守恒定律得：整個(gè)過(guò)程回路中產(chǎn)生的焦耳熱Q=

1

2

mcd

v

2 0

-

1

2

(mab+mcd)v2=12J．故A正確．
B、兩棒在任何時(shí)刻電流都相等，根據(jù)焦耳定律得，ab產(chǎn)生的焦耳熱為Q_ab=

Rab

Rab+Rcd

Q=

2

2+1

×12J=8J．故B錯(cuò)誤．
C、D通過(guò)兩棒電流相等，電量也相等，對(duì)ab棒：根據(jù)動(dòng)量定理得：
    BL

.

I

t=m_abv
又電量 q=

.

I

t
聯(lián)立得  q=

mabv

BL

=

1×4

1×1

C=4C．故C正確，D錯(cuò)誤．
故選AC

點(diǎn)評(píng)：本題首先要正確分析兩棒的運(yùn)動(dòng)情況，根據(jù)受力情況進(jìn)行分析，其次根據(jù)能量守恒定律和動(dòng)量定理進(jìn)行分析研究能量和電量問(wèn)題．