C.克服安培力所做的功为mgh
D.金属棒产生的焦耳热为mg(h-μd)
答案 D
解析 金属棒沿弯曲部分下滑过程中,机械能守恒,由机械能守恒定律得:mgh=mv2,金属棒到达平直部分时的速度v=,金属棒到达平直部分后做减速运动,刚到达平直部分时的速度最大,最大感应电动势E=BLv,最大感应电流I==,故A错误;通过金属棒的电荷量q=Δt==,故B错误;金属棒在整个运动过程中,由动能定理得:mgh-W安-μmgd=0-0,克服安培力做功:W安=mgh-μmgd,故C错误;克服安培力做的功转化为焦耳热,定值电阻与金属棒的电阻相等,通过它们的电流相等,则金属棒产生的焦耳热:Q′=Q=W安=mg(h-μd),故D正确.
电磁感应中焦耳热的计算技巧:
1电流恒定时,根据焦耳定律求解,即Q=I2Rt.
2感应电流变化,可用以下方法分析:
①利用动能定理,求出克服安培力做的功W安,产生的焦耳热等于克服安培力做的功,即Q=W安.
②利用能量守恒,即感应电流产生的焦耳热等于其他形式能量的减少量.
例2 如图3所示,足够长的平行光滑U形导轨倾斜放置,所在平面的倾角θ=37°,导轨间的距离L=1.0 m,下端连接R=1.6 Ω的电阻,导轨电阻不计,所在空间存在垂直于导轨平面向上的匀强磁场,磁感应强度B=1.0 T.质量m=0.5 kg、电阻r=0.4 Ω的金属棒ab垂直置于导轨上,现用沿导轨平面且垂直于金属棒、大小为F=5.0 N的恒力使金属棒ab从静止开始沿导轨向上滑行,当金属棒滑行s=2.8 m后速度保持不变.求:(sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,g=10 m/s2)
图3
(1)金属棒匀速运动时的速度大小v;
(2)金属棒从静止到刚开始匀速运动的过程中,电阻R上产生的热量QR.
答案 (1)4 m/s (2)1.28 J