问题标题:
如图所示,质量为m电阻为R的相同金属棒ab、cd与足够长的水平金属导轨垂直且接触良好,金属导轨电阻忽略不计,金属棒与导轨之间的动摩擦因数均为μ,金属棒与导轨间的最大静摩擦力等
问题描述:
如图所示,质量为m电阻为R的相同金属棒ab、cd与足够长的水平金属导轨垂直且接触良好,金属导轨电阻忽略不计,金属棒与导轨之间的动摩擦因数均为μ,金属棒与导轨间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,匀强磁场的方向竖直向下.开始时金属棒均静止,ab棒在恒力F作用下由静止开始向右运动,经过时间t,ab棒达到稳定速度v,在这一过程中cd棒产生的焦耳热为Q,则()
A.回路中电流的方向是acdba
B.ab棒克服安培力做的功为2Q
C.安培力对cd棒不做功
D.F做的功为2Q+
吕坚回答:
A、导体棒ab在拉力作用下向右运动,然后cd棒也向右运动,ab的速度大于cd的速度,ab产生的电流大于cd棒切割磁感线产生的电流,由右手定则可知,回路中的感应电流沿acdba方向,故A正确;
B、两金属棒的电阻R相同,通过它们的电流I相同,通电时间t相同,由焦耳定律可知,它们产生的焦耳热相等,cd棒产生的焦耳热为Q,则ab棒产生的焦耳热也为Q,ab棒克服安培力做功等于系统产生的焦耳热,则ab棒克服安培力做功为:2Q,故B正确;
C、ab棒达到稳定速度时,cd棒即可能静止,也可能做匀速直线运动,ab棒达到稳定速度时如果两金属棒都做匀速直线运动,则它们的速度差恒定,此时安培力对cd做正功,如果ab棒速度达到稳定时cd棒仍然静止,安培力对cd棒不做功,由以上分析可知,安培力对cd棒可能做功也可能不做功,故C错误;
D、对系统,由能量守恒定律得,如果cd棒静止:WF=Wf+12
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