Question

【題目】如圖所示，兩根足夠長光滑平行金屬導(dǎo)軌PQ、MN傾斜固定，傾角為θ=30°，相距為L ， 導(dǎo)軌處于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、方向垂直導(dǎo)軌平面向下的勻強(qiáng)磁場中．有兩根質(zhì)量均為m的金屬棒a、b ， 先將a棒垂直導(dǎo)軌放置，用跨過光滑定滑輪的細(xì)線與小球c連接，連接a棒的細(xì)線平行于導(dǎo)軌，由靜止釋放c ， 此后某時(shí)刻，將b棒也垂直導(dǎo)軌放置在導(dǎo)軌上，b剛好能靜止．a(chǎn)棒在運(yùn)動(dòng)過程中始終與導(dǎo)軌垂直，兩棒與導(dǎo)軌接觸良好，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，重力加速度為g ． 則（　�。�
A.小球c的質(zhì)量為2m
B.b棒放上導(dǎo)軌前a棒的加速度為0.5g
C.b棒放上導(dǎo)軌后a棒中電流大小是
D.b棒放上導(dǎo)軌后，小球c減少的重力勢能等于回路消耗的電能

Answer 1

【答案】C
【解析】解答：A、b棒靜止，說明b棒受力平衡，即安培力和重力沿斜面向下的分力平衡，a棒勻速向上運(yùn)動(dòng)，說明a棒受繩的拉力和重力沿斜面向下的分力大小以及沿斜面向下的安培力三個(gè)力平衡，c勻速下降則c所受重力和繩的拉力大小平衡．對b ， 由平衡條件可知，安培力大小 F安=mgsinθ ， 對a ， 由平衡條件可知 F繩=F安+mgsinθ=2mgsinθ ， 由c平衡可知F繩=mcg ， 因?yàn)槔K中拉力大小相等，故2mgsinθ=mcg ， 即物塊c的質(zhì)量為 mc=2msinθ=m ， 故A正確；
B、b放上之前，根據(jù)牛頓第二定律得：b的加速度 ，故B錯(cuò)誤；
C、根據(jù)b棒的平衡可知F安=mgsinθ
又因?yàn)镕安=BIL ， 可得 ，故C正確；
D、b棒放上導(dǎo)軌后，a勻速上升，a的重力勢能增加，由能量守恒知小球c減少的重力勢能等于回路消耗的電能與a增加的重力勢能之和，故D錯(cuò)誤；
故選：C．
分析：a、b棒中感應(yīng)電流大小相等方向相反，故a、b棒所受安培力大小相等方向相反，對b棒進(jìn)行受力分析有安培力大小與重力沿斜面向下的分力大小相等，再以a棒為研究對象，由于a棒的平衡及安培力的大小，所以可以求出繩的拉力，再據(jù)C平衡可以得到C的質(zhì)量．c減少的重力勢能等于各棒增加的重力勢能和動(dòng)能以及產(chǎn)生的電能，由此分析便知．
【考點(diǎn)精析】認(rèn)真審題，首先需要了解楞次定律(楞次定律適用于一般情況的感應(yīng)電流方向的判定，而右手定則只適用于導(dǎo)線切割磁感線運(yùn)動(dòng)的情況，此種情況用右手定則判定比用楞次定律判定簡便)．