如图所示,固定在水平面上的光滑平行金属导轨,间距为L,右端接有阻值为R的电阻,空间存在在方向竖直、磁感应强度为B的匀强磁场.质量为m、电阻为r的导体棒ab与固定

如图所示,固定在水平面上的光滑平行金属导轨,间距为L,右端接有阻值为R的电阻,空间存在在方向竖直、磁感应强度为B的匀强磁场.质量为m、电阻为r的导体棒ab与固定

题型:不详难度:来源:
如图所示,固定在水平面上的光滑平行金属导轨,间距为L,右端接有阻值为R的电阻,空间存在在方向竖直、磁感应强度为B的匀强磁场.质量为m、电阻为r的导体棒ab与固定弹簧相连,放在导轨上.初始时刻,弹簧恰处于自然长度.给导体棒水平向右的初速度v0,导体棒开始沿导轨往复运动,在此过程中,导体棒始终与导轨垂直并保持良好接触.已知导体棒的电阻r与定值电阻R的阻值相等,不计导轨电阻,则下列说法中正确的是(  )
A.导体棒开始运动的初始时刻受到的安培力向左
B.导体棒开始运动的初始时刻导体棒两端的电压U=BLv0
C.导体棒开始运动后速度第一次为零时,系统的弹性势能Ep=
1
2
m
v20
D.金属棒最终会停在初始位置,在金属棒整个运动过程中,电阻R上产生的焦耳热Q=
1
4
m
v20

答案

A、导体棒开始运动的初始时刻,由右手定则判断可知:ab中产生的感应电流方向从a→b,由左手定则判断得知ab棒受到的安培力向左,故A正确.
B、导体棒开始运动的初始时刻,ab棒产生的感应电势为E=BLv0.由于r=R,所以导体棒两端的电压U=
1
2
E=
1
2
BLv0.故B错误.
C、由于导体棒运动过程中产生电能,所以导体棒开始运动后速度第一次为零时,根据能量守恒定律得知:系统的弹性势能小于
1
2
m
v20
.故C错误.
D、金属棒最终会停在初始位置,在金属棒整个运动过程中,电阻R上产生的焦耳热 Q=
1
2
1
2
m
v20
=
1
4
m
v20
,故D正确.
故选:AD
举一反三
如图所示,两根金属平行导轨MN和PQ放在水平面上,左端向上弯曲且光滑,导轨间距为L,电阻不计.水平段导轨所处空间有两个有界匀强磁场,相距一段距离不重叠,磁场Ⅰ左边界在水平段导轨的最左端,磁感强度大小为B,方向竖直向上;磁场Ⅱ的磁感应强度大小为2B,方向竖直向下.质量均为m、电阻均为R的金属棒a和b垂直导轨放置在其上,金属棒b置于磁场Ⅱ的右边界CD处.现将金属棒a从弯曲导轨上某一高处由静止释放,使其沿导轨运动.设两金属棒运动过程中始终与导轨垂直且接触良好.

(1)若水平段导轨粗糙,两金属棒与水平段导轨间的最大摩擦力均为
1
5
mg,将金属棒a从距水平面高度h处由静止释放.求:金属棒a刚进入磁场Ⅰ时,通过金属棒b的电流大小;‚若金属棒a在磁场Ⅰ内运动过程中,金属棒b能在导轨上保持静止,通过计算分析金属棒a释放时的高度h应满足的条件;
(2)若水平段导轨是光滑的,将金属棒a仍从高度h处由静止释放,使其进入磁场Ⅰ.设两磁场区域足够大,求金属棒a在磁场Ⅰ内运动过程中,金属棒b中可能产生焦耳热的最大值.
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如图,在水平面内有两条电阻不计的平行金属导轨AB、CD,导轨间距为L;一根电阻为R的金属棒ab可在导轨上无摩擦地滑动,棒与导轨垂直,并接触良好,导轨之间有垂直纸面向外的匀强磁场,磁感强度为B,导轨右边与电路连接,电路中的两个定值电阻阻值分别为2R和R,现用力拉ab以速度v0匀速向左运动.求:
(1)感应电动势的大小
(2)感应电流的大小和方向
(3)ab两端的电势差Uab
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如图所示,纸面内有一矩形导体闭合线框abcd.边长ab=2bc,置于垂直纸面向里、边界为MN的匀强磁场外,线框两次匀速地进入磁场,两次完全进入磁场的时间相同,方向均垂直于MN.第一次ab边平行MN进入磁场.线框上产生的热量为Q1,通过线框导体横截面的电荷量为q1:第二次bc边平行MN进入磁场.线框上产生的热量为Q2,通过线框导体横截面的电荷量为q2,则(  )
A.Q1>Q2q1=q2B.Q1>Q2q1>q2
C.Q1=Q2q1=q2D.Q1=Q2q1>q2

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如图所示,MN、GH为足够长平行金属导轨(忽略导轨的电阻),两个相同的金属棒AB、CD垂直放在两导轨上.整个装置在同一水平面内.匀强磁场垂直于导轨所在的平面向下,若给CD棒一个水平向右的速度,同时给CD棒施加水平向右的外力F,使CD棒保持匀速直线运动状态,AB棒也随之运动,两棒与导轨间的滑动摩擦力f不变,则(  )
A.AB棒做变加速运动,直到两棒的速度相等
B.AB棒中的电流逐渐减小到某一不为零的稳定值,方向由A到B
C.力F先减小,最终保恒定不变
D.力F的瞬时功率始终大于摩擦力的瞬时功率

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如图所示,水平面上有一对平行光滑金属导轨,导轨左端串有一电阻R,金属杆ab垂直平放在两导轨上,整个装置处于竖直向下的匀强磁场中,忽略导轨的电阻,但ab杆的质量和电阻都不能忽略.现给ab杆施以水平向右的恒力F,在ab杆从静止开始向右运动过程中,外力F做的功______(选填:“大于”、“等于”或“小于”)整个电路消耗的电功,磁场对ab杆作用力的功率______(选填:“大于”、“等于”或“小于”)电阻R上消耗的电功率.
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