1.如图所示,在磁感应强度B=1.0 T的匀强磁场中,质量m=1kg的金属杆PQ在水平向右的外力F作用下沿着粗糙U形导轨以速度v=2 m/s 向右匀速滑动,U形导轨固定在水平面上,两导轨间距离1=1.0m,金属杆PQ与U形导轨之间的动摩擦因数μ=0.3, 电阻R=3.0 Ω,金属杆的电阻r=1.0 Ω,导轨电阻忽略不计,取重力加速度g=10 m/s2,则下列说法正确的是
A. 通过R的感应电流的方向为由d到a
B. 金属杆PQ切割磁感线产生的感应电动势的大小为2.0 V C. 金属杆PQ受到的外力F的大小为2.5N D. 外力F做功的数值大于电路上产生的焦耳热 【答案】BD
2.如图,足够长的光滑导轨倾斜放置,导轨宽度为L,,其下端与电阻R连接;导体棒ab电阻为r,导轨和导线电阻不计,匀强磁场竖直向上。若导体棒ab以一定初速度v下滑,则ab棒
A. 所受安培力方向水平沿导轨向上 B. 可能以速度v匀速下滑 C. 刚下滑瞬间产生的电动势为BLv D. 减少的重力势能等于电阻R产生的内能 【答案】B
【解析】根据右手定则判断可知,ab棒中感应电流方向从b→a,由左手定则判断得知,棒ab所受的
安培力方向水平向右,故A正确。当速度为v时,若安培力沿导轨向上的分力与重力沿导轨向下的分力大小相等,ab棒能以速度v匀速下滑,故B正确。刚下滑瞬间产生的感应电动势为 E=BLvcosθ,故C错误。根据能量守恒定律得知,若ab棒匀速下滑,其减少的重力势能等于电阻R和棒ab产生的内能之和;若ab棒加速下滑,其减少的重力势能等于电阻R和棒ab产生的内能与棒ab增加的动能之和;若ab棒减速下滑,其减少的重力势能和动能之和等于电阻R和棒ab产生的内能之和,所以减少的重力势能不等于电阻R产生的内能。故D错误。故选B。
3.如图所示,足够长的光滑水平轨道,左侧间距为强磁场,磁感应强度大小为均保持静止,现使金属棒以
。质量均为
,右侧间距为
。空间存在竖直向下的匀
的金属棒、垂直导轨放置在轨道上,开始时金属棒、
的速度向右运动,两金属棒在运动过程中始终相互平行且与导轨保持
。下列说法正确的是( )
良好接触,棒总在宽轨上运动,棒总在窄轨上运动。取
A. 棒刚开始运动时,回路中产生顺时针方向的电流(俯视) B. 、棒最终都以
的速度向右匀速运动
C. 在两棒运动的整个过程中,电路中产生的焦耳热为D. 在两棒运动的整个过程中,通过金属棒的电荷量为【答案】AD
课后作业
1.如图所示,水平放置的光滑平行金属导轨固定在水平面上,左端接有电阻R,匀强磁场B竖直向下分布在位置a、c之间,金属棒PQ垂直导轨放置。今使棒以一定的初速度 水平向右运动,到位置b时棒
的速度为v,到位置c时棒恰好静止。设导轨与棒的电阻均不计,a到b与b到c的间距相等,速度与棒始终垂直。则金属棒在由a到b和b到c的两个过程中)( )
A. 棒在磁场中的电流从Q流到P B. 位置b时棒的速度 C. 棒运动的加速度大小相等
D. a到b棒的动能减少量大于b到c棒的动能减少量 【答案】ABD
2.如图所示,足够长的型光滑金属导轨与水平面成角,其中
与
平行且间距为
间接有阻值
为的电阻,匀强磁场垂直导轨平面,磁感应强度为,导轨电阻不计。质量为的金属棒下滑,并与两导轨始终保持垂直且良好接触, 度,重力加速度为,则在这一过程中( )
棒接入电路的电阻为,当金属棒
由静止开始沿导轨
下滑距离时达到最大速
A. 金属棒做匀加速直线运动 B. 通过金属棒
某一横截面的电量为
C. 金属棒【答案】BC
克服安培力做功为 D. 电阻上的最大发热功率为
3.如图所示,在竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场中,两根足够长的平行光滑金属轨道MN、PQ固定在水平面内,相距为L,轨道左端MP间接一电容器,电容器的电容为C,一质量为m的导体棒ab垂直于MN、PQ放在轨道上,与轨道接触良好,轨道和导体棒的电阻均不计。导体棒在水平向右的恒力F的作用下从静止开始运动,下列说法正确的是
A. 导体棒做变加速直线运动 B. 导体棒做匀加速直线运动 C. 经过时间t,导体棒的速度大小为D. 经过时间t,导体棒的速度大小为【答案】BC
【解析】导体棒ab向右加速运动,在极短时间内,导体棒的速度变化电容器增加的电荷
,根据电流的定义
,解得:
,解得
,根据加速度的定义
,
,导体棒ab受到的安培力,故AD错误,BC正确;故选BC。
,根据牛顿第二定律
4.如图甲所示,有两根足够长、不计电阻,相距L=1m的平行光滑金属导轨cd、ef与水平面成θ=30°固定放置,顶端接一阻值为R=2Ω的电阻,在轨道平面内有磁感应强度为B=0.5T的匀强磁场,方向垂直轨道平面向上,现有一质量为m=0.1kg、电阻不计的金属杆ab,平行于ce且垂直于导轨,以一定初速度沿
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