解题思路:导体棒在水平恒力作用下,在磁场中切割磁感线,沿粗糙导轨由静止运动到速度最大.在此过程中通过恒力F做功将其他形式能转化为导体棒的动能、电路电阻的内能及摩擦产生的内能.由动能定理可知恒力、安培力、摩擦力做的总功等于导体棒的运动变化.当恒力等于安培力与摩擦力之和时,导体棒达到最大速度.而流过电阻的电量则此过程中平均电流与时间的乘积,所以利用法拉第电磁感应定律可求出平均感应电动势,从而求出流过电阻的电量.
A、当导体棒受到的恒力等于安培力与摩擦力之和时,导体棒达到最大速度.
即F=F安+f 而F安=BId=
B2d2vm
R+r,f=μN=μmg
则最大速度vm=
(F−μmg)(R+r)
B2d2.故A错误.
B、根据法拉第电磁感应定律,E=[△Φ/△t],则平均电流
.
I=
E
r+R,则流过电阻的电量q=
.
I△t=
△Φ
R+r=
BdL
R+r.故B正确.
C、根据能量守恒定律知,恒力F与摩擦力做功之和等于整个回路中产生的焦耳热与动能的增加量.故C错误.
D、根据动量定理,合力的冲量等于杆动量的变化量,即恒力F、安培力、摩擦力的合力冲量等于杆动量的变化量.故D错误.
故选B.
点评:
本题考点: 导体切割磁感线时的感应电动势;动量 冲量.
考点点评: 导体棒在切割磁感线后产生感应电流,从而出现安培力,然而安培力是与速度有关的特殊力.故棒是做加速度在减小的加速运动直到匀速.