如图所示,竖直平面内有一相距l的两根足够长的金属导轨位于磁感应强度为B的匀强磁场中,质量为m的均匀金属导体棒ab可在导轨上无摩擦地上下滑动,且导体棒ab与金属导

如图所示,竖直平面内有一相距l的两根足够长的金属导轨位于磁感应强度为B的匀强磁场中,质量为m的均匀金属导体棒ab可在导轨上无摩擦地上下滑动,且导体棒ab与金属导

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如图所示,竖直平面内有一相距l的两根足够长的金属导轨位于磁感应强度为B的匀强磁场中,质量为m的均匀金属导体棒ab可在导轨上无摩擦地上下滑动,且导体棒ab与金属导轨接触良好,ab电阻为R,其它电阻不计.导体棒ab由静止开始下落,过一段时间后闭合电键S,发现导体棒ab仍作变速运动,则在闭合电键S以后,下列说法是正确的是(  )
A.导体棒ab变速运动过程中加速度一定减小
B.导体棒ab变速运动过程中加速度一定增大
C.导体棒ab最后作匀速运动时,速度大小为v=
mgR
B2l2
D.若将导轨间的距离减为原来的
1
2
则导体棒ab最后作匀速运动时,速度大小为v=
4mgR
B2l2

答案
A、B若导体棒加速,重力大于安培力,根据牛顿第二定律,有mg-
B2L2v
R
=ma,速度不断加大,故加速度不断减小;
若棒减速,重力小于安培力,根据牛顿第二定律,有
B2L2v
R
-mg=ma,速度不断减小,加速度也不断减小;
故A正确,B错误.
C、由于导体棒的加速度不断减小,最后加速度减至零时变为匀速运动,根据平衡条件,重力和安培力平衡,有
B2L2v
R
-mg=0,解得:v=
mgR
B2L2
,故C确;
D、由上式得:匀速运动的速度v与导轨间的距离L的平方成反比,所以若将导轨间的距离减为原来的
1
2
时,导体棒ab最后作匀速运动时,速度大小为v=
4mgR
B2l2
,D正确;
故选:ACD
举一反三
光滑M形导轨,竖直放置在垂直于纸面向里的匀强磁场中,已知导轨宽L=0.5m,磁感应强度B=0.2T.有阻值为0.5W的导体棒AB紧挨导轨,沿着导轨由静止开始下落,如图所示,设串联在导轨中的电阻R阻值为2Ω,其他部分的电阻及接触电阻均不计.问:
(1)导体棒AB在下落过程中,产生的感应电流的方向和AB棒受到的磁场力的方向.
(2)当导体棒AB的速度为5m/s(设并未达到最大速度)时,其感应电动势和感应电流的大小各是多少?
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如图甲所示,两根足够长的竖直光滑平行金属导轨相距为L1=0.1m,导轨下端通过导线连接阻值R=0.4Ω的电阻.质量为m=0.2kg、阻值r=0.1Ω的金属棒ab与导轨垂直并保持良好接触,整个装置处于垂直导轨平面向外的均匀变化的匀强磁场中.
(1)若金属棒距导轨下端为L2=0.2m,磁场随时间变化的规律如图乙所示,为保持金属棒静止,试求作用在金属棒中央、沿竖直方向的外力随时间变化的关系式;
(2)若所加匀强磁场的磁感应强度大小恒为B′,通过恒定功率Pm=6W的竖直向上的拉力使棒从静止开始向上运动,棒向上运动的位移随时间变化的情况如图丙所示,图中OA段为曲线,AB段为直线,其反向延长线与t轴的交点坐标为(0.6,0).试求磁感应强度B′的大小和变速运动阶段在电阻R上产生的热量.
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如图所示,两根水平放置的平行光滑导轨上,有两根可以移动的、垂直导轨的导体棒ab和cd,导轨的间距为25cm,ab棒和cd棒的阻值均为2Ω,导轨的电阻不计.现将cd棒用一根绝缘细绳水平拉住,细绳所能承受的最大拉力为2N.整个装置处于竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度为4T.今在棒ab上作用一个与导轨平行向右的恒力F,直到细绳被拉断.则细绳被拉断时,求:
(1)cd棒中电流强度的大小
(2)ab棒的速度大小.
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如图所示,均匀直导体棒ab质量为m,电阻为R,跨接在U型金属框架上与电阻R组成闭合回路,框架两竖直平行导轨相距为L,位于磁感应强度为B的水平匀强磁场中,框架的电阻忽略不计且足够长.用竖直向上的恒力F拉ab使之由静止沿框架竖直向上运动,忽略一切摩擦.则对于从导体棒开始运动到刚好达到最大速度的过程,下列说法中正确的是(  )
A.导体棒的最大速度为
(F-mg)R
B2L2
B.由上述条件可以求出此过程中回路中产生的焦耳热
C.此过程中,导体棒所受所有外力所做的功之和为
2m•(F-mg)2R2
B4L4
D.此过程中,F做功与重力做功之和在数值上等于系统产生的焦耳热

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如图6所示,两足够长的平行光滑的金属导轨MN、PQ相距为d,导轨平面与水平面的夹角θ=30°,导轨电阻不计,磁感应强度为B的匀强磁场垂直于导轨平面向上.长为d的金属棒ab垂直于MN、PQ放置在导轨上,且始终与导轨接触良好,金属棒的质量为m、电阻为r=R.两金属导轨的上端连接一个灯泡,灯泡的电阻RL=R,重力加速度为g.现闭合开关S,给金属棒施加一个方向垂直于杆且平行于导轨平面向上的、大小为F=mg的恒力,使金属棒由静止开始运动,当金属棒达到最大速度时,灯泡恰能达到它的额定功率.下列说法正确的是(  )
A.灯泡的额定功率PL=
m2g2R
2B2d2
B.金属棒能达到的最大速度vm=
mgR
B2d2
C.金属棒达到最大速度的一半时的加速度a=
1
4
g
D.若金属棒上滑距离为L时速度恰达到最大,金属棒由静止开始上滑4L的过程中,金属棒上产生的电热Qr=mgL-
m3g2R2
2B4d4

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