Question

高二物理 电磁

两根光滑的金属导轨，平行放置在倾角为的斜面上，导轨的左端接有电阻R，导轨的电阻可忽略不计，斜面处在一匀强磁场中，磁场的方向垂直斜面向上。质量为，电阻可不计的金属棒ab，在沿着斜面与棒垂直的恒力F作用下沿导轨匀速上滑，并上升h高度，如图所示，在这个过程中（ ）

A．作用在金属棒上的各个力的合力所做的功等于零

B．作用在金属棒上的各个力的合力所做的功等于mgh与电阻R上发出的焦耳热之和

C．恒力F与安培力的合力所做的功等于零

D．恒力F与重力的合力所做的功等于电阻上发出的焦耳热

答案是AD。
可否解释一下D答案？
答案是这样解释的，（恒力F与重力、支持力的合力一定大小与相等，方向与的方向相反，故这个合力做的功即等于克服安培力做的功，由于克服做的功等于电路中产生的电能，即等于电阻R上产生的焦耳热，故选项D正确。）

可是D选项说的是恒力F与重力的合力，并不是像解释的那样包含了支持力。可为什么此选项正确？由于克服做的功等于电路中产生的电能，即等于电阻R上产生的焦耳热。为什么呢？

求解释。速度。谢谢。

Answer 1

首先确定物体匀速运动，合力为零，合力做功也为零。
这个过程是三个力做功，用动能定理得出关系是：WF-WG-W安=0
其中WF是拉力做功，用来克服重力和安培力做功，要消耗其它机械能。
重力做负功，使势能增加；
安培力对棒做负功，将棒的机械能量转变为电流的焦耳热；
把上边的式子移项变为WF-WG=W安，这个式子也说明D．恒力F与重力的合力所做的功等于电阻上发出的焦耳热。正确。

Answer 2

Qr=Q电总
根据动能定理且洛伦兹力永远不做功 所以
W(F)+W(安)+W(G)=0-0
所以-W(安)=W(F)+W(G)
又因为W(安)=-Q电总
所以Qr=Q电总=W(G)+W(F)

Answer 3

支持力永远垂直与导体棒的运动方向，一直不做功，所以D选项把支持力去掉仍然正确。

Answer 4

A.匀速，合力为0，故作功为0 D.安培力做功就是产生电能的，恒力F与重力的合力等于安培力，电能转为热能，即焦耳热

Answer 5

恒力F与重力、支持力的合力是指重力垂直斜面的分力合力为零，还有重力沿斜面向下的分力与恒力的合力。

Answer 6

支持力时刻与运动方向垂直，所以支持力做功为零。
把棒受到的力进行分解成沿斜面的和垂直于斜面的，因为棒是沿斜面匀速运动的，所以垂直于斜面的力是平衡的，只要分析沿斜面的分力就可以了。而沿斜面的分力有：沿斜面的力F、重力的分力mgsin&、还有洛伦兹力f.而我们知道洛伦兹力做的功的绝对值就是电阻上产生的热能。再加上三个分力做的功只和为零就得到第四个结论了。