如图所示,间距为L的两根平行金属导轨弯成“L”形,竖直导轨面与水平导轨面均足够长,整个装置处于竖直向上大小为B的匀强磁场中.质量均为m、阻值均为R的导体棒ab、

如图所示,间距为L的两根平行金属导轨弯成“L”形,竖直导轨面与水平导轨面均足够长,整个装置处于竖直向上大小为B的匀强磁场中.质量均为m、阻值均为R的导体棒ab、

题型:不详难度:来源:
如图所示,间距为L的两根平行金属导轨弯成“L”形,竖直导轨面与水平导轨面均足够长,整个装置处于竖直向上大小为B的匀强磁场中.质量均为m、阻值均为R的导体棒ab、cd均垂直于导轨放置,两导体棒与导轨间动摩擦因数均为μ,当导体棒cd在水平恒力作用下以速度v0沿水平导轨向右匀速运动时,释放导体棒ab,它在竖直导轨上匀加速下滑.某时刻将导体棒cd所受水平恒力撤去,经过一段时间,导体棒cd静止,此过程流经导体棒cd的电荷量为q(导体棒ab、cd与导轨间接触良好且接触点及金属导轨的电阻不计,已知重力加速度为g),则(  )
A.导体棒cd受水平恒力作用时流经它的电流I=
BLv0
R
B.导体棒ab匀加速下滑时的加速度大小a=g-
μB2L2v0
2mR
C.导体棒cd在水平恒力撤去后它的位移为s=
2Rq
BL
D.导体棒cd在水平恒力撤去后它产生的焦耳热为Q=
1
4
m
v20
-
μmgRq
BL

答案

A、cd切割磁感线产生感应电动势为 E=BLv0,根据闭合电路欧姆定律得:I=
E
2R
=
BLv0
2R
.故A错误.
B、对于ab棒:根据牛顿第二定律得:mg-f=ma,又f=μN,N=BIL,联立解得,a=g-
μB2L2v0
2mR
.故B正确.
C、对于cd棒,根据感应电量公式q=
△Φ
R
得:q=
BLs
2R
,则得,s=
2Rq
BL
,故C正确.
D、设导体棒cd在水平恒力撤去后产生的焦耳热为Q,由于ab的电阻与cd相同,两者串联,则ab产生的焦耳热也为Q.根据能量守恒得:2Q+μmgs=
1
2
m
v20
,又s=
2Rq
BL
,解得:Q=
1
4
m
v20
-
μmgRq
BL
,故D正确.
故选:BCD
举一反三
如图所示装置,间距为1m的光滑轨道竖直放置,质量为0.1kg的金属杆ab可在导轨间自由滑动,现将装置放在垂直于轨道平面的匀强磁场中,闭合电键S后,导线中的电流大小为0.1A,ab杆恰好保持静止状态,试由此判断磁场的方向和大小.g=10m/s2
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如图所示,金属轨导MN和PQ平行,它们相距0.6m,匀强磁场B=1T,ab棒刚好搭在导轨上,当ab棒以速度V向右匀速滑动时,伏特表上的示数为3V,求:金属棒运动的速度?
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如图所示,通电导线棒的质量为m=20g,通以1.2A的电流,放在水平放置的导轨PQ和MN上,两导轨平行,间距为0.25m,导线棒ab跟导轨间动摩擦因素为0.2,整个装置放在竖直向上的匀强磁场中,求:磁感应强度多大时,ab棒恰能匀速运动?(g取10m/s2
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如图所示,金属环半径为a,总电阻为R,匀强磁场磁感应强度为B,垂直穿过环所在平面.电阻为R/2的导体杆AB沿环表面以速度v向右滑至环中央时,杆的端电压为(  )
A.BavB.
Bav
2
C.
2Bav
3
D.
4Bav
3

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一正方形光滑金属线框位于有界匀强磁场区域内,线框平面与磁场垂直,线框的右边紧贴着磁场边界,如图甲.t=0时刻对线框施加一水平向右的外力F,让线框从静止开始在水平面做匀加速直线运动穿过磁场.外力F随时间t变化的图线如图乙所示.已知线框质量m=1kg、电阻R=1Ω,求:

(1)匀强磁场的磁感应强度B;
(2)线框穿过磁场的过程中,通过线框的电荷量q.
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