
如图所示,质量为M、电阻为R、长为L的导体棒,通过两根长均为l、质量不计的导电细杆连在等高的两固定点上,固定点间距也为L。细杆通过开关S可与直流电源或理想二极管串接。在导体棒所在空间存在磁感应强度方向竖直向上、大小为B的匀强磁场,不计空气阻力和其它电阻。开关S接1,当导体棒静止时,细杆与竖直方向的夹角固定点
;然后开关S接2,棒从右侧开始运动完成一次振动的过程中( )
A. 电源电动势 B. 棒消耗的焦耳热
C. 从左向右运动时,最大摆角小于 D. 棒两次过最低点时感应电动势大小相等
【答案】C
【解析】A.当开关接1时,对导体棒受力分析如图所示
根据几何关系可得
解得
根据欧姆定律
解得
故A错误;
根据左手定则可知导体棒从右向左运动时,产生的感应电动势与二极管相反,没有机械能损失,导体棒从左向右运动时,产生的感应电动势与二极管正方向相同,部分机械能转化为焦耳热:
B.当导体棒运动到最低点速度为零时,导体棒损失的机械能转化为焦耳热为
根据楞次定律可知导体棒完成一次振动速度为零时,导体棒高度高于最低点,所以棒消耗的焦耳热
故B错误;
C.根据B选项分析可知,导体棒运动过程中,机械能转化为焦耳热,所以从左向右运动时,最大摆角小于,故C正确;
D.根据B选项分析,导体棒第二次经过最低点时的速度小于第一次经过最低点时的速度,根据
可知棒两次过最低点时感应电动势大小不相等,故D错误。
故选C。
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