Question

【題目】如圖所示，豎直固定的“”形光滑導軌寬為0.5m，矩形勻強磁場Ⅰ、Ⅱ的高和間距均為0.1m，磁場的磁感應強度大小均為1T，其他區(qū)域無磁場.質量為0.1kg的水平金屬桿由靜止釋放，進入磁場Ⅰ和Ⅱ時的速度相等.金屬桿在導軌間的電阻為，與導軌接觸良好，其他電阻不計，空氣阻力不計，重力加速度g=10m/s2，下列說法正確的是

A.金屬桿剛進入磁場Ⅰ時加速度方向豎直向下

B.金屬桿穿過磁場Ⅰ的時間大于在磁場Ⅰ、Ⅱ之間的區(qū)域運動時間

C.金屬桿穿過兩磁場產生的總熱量為0.6J

D.金屬桿釋放時距磁場Ⅰ上邊界的高度一定大于0.2m

Answer 1

【答案】BD

【解析】

A．金屬桿在無場區(qū)做勻加速運動，而金屬桿進入磁場Ⅰ和Ⅱ時的速度相等，所以金屬桿剛進入磁場Ⅰ時做減速運動，加速度方向方向豎直向上，故A錯誤。

B．金屬桿在磁場Ⅰ運動時，隨著速度減小，產生的感應電流減小，受到的安培力減小，合力減小，加速度減小，所以金屬桿在磁場Ⅰ中做加速度減小的減速運動，在兩個磁場之間做勻加速運動，由題知，金屬桿進入磁場Ⅰ和Ⅱ時的速度相等，所以金屬桿在磁場Ⅰ中運動的平均速度小于在兩磁場之間運動的平均速度，兩個過程位移相等，所以金屬桿穿過磁場Ⅰ的時間大于在兩磁場之間的運動時間，故B正確。

C．金屬桿從剛進入磁場Ⅰ到剛進入磁場Ⅱ的過程，由能量守恒定律得：

2mgd=Q

金屬桿通過磁場Ⅱ時產生的熱量與通過磁場Ⅰ時產生的熱量相同，所以總熱量為：

Q總=2Q=4mgd=0.4J．

故C錯誤。

D．設金屬桿釋放時距磁場Ⅰ上邊界的高度為H時進入磁場Ⅰ時剛好勻速運動，則有：

又

聯立解得：

由于金屬桿進入磁場Ⅰ時做減速運動，所以高度h一定大于H，故D正確。

故選BD。