如图所示,平行金属导轨与水平面成θ角,导轨和定值电阻R1和R2相连,匀强磁场垂直穿过导轨平面,有一质量为m的导体棒ab,电阻与固定电阻R1和R2阻值均相等,导体棒和导轨间的动摩擦因数为μ,给导体棒一个初速度,使之沿导轨向上滑动,当速度为v时,导体棒受到的安培力为F,此时(  )A. 电阻R1消耗的电功率为Fv3B. 电阻R2消耗的电功率为Fv6C. 整个装置摩擦生热的功率为μmgvD. 整个装置消耗的机械功率为(F+μmgcosθ)v

问题描述:

如图所示,平行金属导轨与水平面成θ角,导轨和定值电阻R1和R2相连,匀强磁场垂直穿过导轨平面,有一质量为m的导体棒ab,电阻与固定电阻R1和R2阻值均相等,导体棒和导轨间的动摩擦因数为μ,给导体棒一个初速度,使之沿导轨向上滑动,当速度为v时,导体棒受到的安培力为F,此时(  )
A. 电阻R1消耗的电功率为

Fv
3

B. 电阻R2消耗的电功率为
Fv
6

C. 整个装置摩擦生热的功率为μmgv
D. 整个装置消耗的机械功率为(F+μmgcosθ)v

A、设ab长度为L,磁感应强度为B,电阻R1=R2=R.电路中感应电动势E=BLv,ab中感应电流为:
 I=

E
R+
1
2
R
=
2BLv
3R

ab所受安培力为:F=BIL=
2B2L2v
3R
…①
电阻R1消耗的热功率为:P1=(
1
2
I)2R=
B2L2v2
9R
…②
由①②得:P1=
1
6
Fv
电阻R1和R2阻值相等,它们消耗的电功率相等,则P1=P2=
1
6
Fv,故A错误,B正确.
C、整个装置因摩擦而消耗的热功率为:Pf=fv=μmgcosα•v=μmgvcosα,故C错误;
D、整个装置消耗的机械功率为:P3=Fv+P2=(F+μmgcosα)v,故D正确.
故选:BD.
答案解析:电阻R1、R2并联与导体棒串联.由感应电动势公式E=BLv、欧姆定律、安培力公式,推导安培力与速度的关系式.由功率公式电阻的功率、热功率及机械功率.
考试点:导体切割磁感线时的感应电动势;电功、电功率.
知识点:解决本题是根据法拉第电磁感应定律、欧姆定律推导出安培力与速度的表达式,结合功率公式和功能关系进行分析.