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精英家教網如圖所示,兩條足夠長的平行金屬導軌水平放置,導軌的一端接有電阻和開關,導軌光滑且電阻不計,勻強磁場的方向與導軌平面垂直,金屬桿ab置于導軌上.當開關S斷開時,在桿ab上作用一水平向右的恒力F,使桿ab向右運動進入磁場.一段時間后閉合開關并開始計時,金屬桿在運動過程中始終與導軌垂直且接觸良好.v、i、F'、a分別表示金屬桿在運動過程中的速度、感應電流、安培力、加速度.下列圖象中一定錯誤的是(  )
分析:開關閉合后,恒力可能等于安培力,可能小于安培力,也可能大于安培力,根據受力情況,分析金屬桿的運動情況,由E=BLv、歐姆定律和安培力公式推導出安培力的表達式,再分析加速度的變化.
解答:解:開關閉合后,整個回路中有感應電流,金屬桿ab將受到安培力作用.
若恒力F等于安培力,金屬桿ab做勻速運動,產生的感應電流不變;故B正確.
若恒力F大于安培力,金屬桿先做加速度減小的加速運動,最后做勻速運動,加速度為零,故D正確.
若恒力F小于安培力,金屬桿ab先做加速度減小的減速運動,最后做勻速運動,故A正確.
金屬桿ab在運動過程中受到的安培力F′=BIL=
B2L2v
R
=
B2L2
R
at
,由于金屬桿不可能做勻變速運動,加速度a是變化的,故F′-t圖象的斜率是變化的.故C錯誤.
本題選錯誤的,故選C
點評:本題是電磁感應與力學知識的綜合問題,關鍵要根據恒力與安培力的大小關系,判斷金屬桿的運動情況,進而分析各量與時間的關系.
練習冊系列答案
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科目:高中物理 來源: 題型:

如圖所示,兩條足夠長的互相平行的光滑金屬導軌位于水平面內,距離為L=0.5m.在導軌的一端分別接有阻值均為0.6Ω的電阻R1、R2,在x≥0處有一與水平面垂直的勻強磁場,磁感應強度B=1T.一質量m=0.2kg的金屬桿垂直放置在導軌上,金屬直桿的電阻是r=0.2Ω,其他電阻忽略不計,金屬直桿以一定的初速度v0=4m/s進入磁場,同時受到沿x軸正方向的恒力F=3.5N的作用,在x=2m處速度達到穩定.求:
(1)金屬直桿達到的穩定速度v1是多大?
(2)若拉力在金屬棒達到穩定速度前某一時刻突然反向,大小不變,從拉力反向到棒的速度減為零時止,通過R1的電量為0.1C,R1上產生的熱量為0.54J,則拉力反向時棒的速度v3多大?

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科目:高中物理 來源: 題型:

(2010?山西模擬)如圖所示,兩條足夠長的平行金屬導軌水平放置,導軌的一端接有電阻和開關,導軌光滑且電阻不計,勻強磁場的方向與導軌平面垂直,金屬桿ab置于導軌上.當開關S斷開時,在桿ab上作用一水平向右的恒力F使桿ab向右運動進入磁場.經過一段時間后,閉合開關并開始計時,金屬桿在運動過程中始終與導軌垂直且接觸良好.關于金屬桿ab的v-t圖象可能是的(  )

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科目:高中物理 來源: 題型:

(2010?鎮江一模)如圖所示,兩條足夠長的平行金屬導軌水平放置,導軌的一端接有電阻和開關,導軌光滑且電阻不計,勻強磁場的方向與導軌平面垂直,金屬桿ab置于導軌上.當開關S斷開時,在桿ab上作用一水平向右的恒力F,使桿ab向右運動進入磁場.一段時間后閉合開關并開始計時,金屬桿在運動過程中始終與導軌垂直且接觸良好.下列關于金屬桿ab的v-t圖象不可能的是 (  )

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科目:高中物理 來源: 題型:

精英家教網如圖所示,兩條足夠長的互相平行的光滑金屬導軌位于水平面內,距離為L=0.5m.在導軌的一端接有阻值為0.8Ω的電阻R,在x≥0處有一與水平面垂直的勻強磁場,磁感應強度B=1T.一質量m=0.2kg的金屬桿垂直放置在導軌上,金屬直桿的電阻是r=0.2Ω,其他電阻忽略不計,金屬直桿以一定的初速度v0=4m/s進入磁場,同時受到沿x軸正方向的恒力F=3.5N的作用,在x=6m處速度達到穩定.求:
(1)金屬直桿達到的穩定速度v1是多大?
(2)從金屬直桿進入磁場到金屬直桿達到穩定速度的過程中,電阻R上產生的熱量是多大?通過R的電量是多大?

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科目:高中物理 來源: 題型:

精英家教網如圖所示,兩條足夠長的平行金屬導軌相距L,與水平面的夾角為q,整個空間存在垂直于導軌平面的勻強磁場,磁感應強度大小均為B,虛線上方軌道光滑且磁場方向向上,虛線下方軌道粗糙且磁場方向向下.當導體棒EF以初速度v0沿導軌上滑至最大高度的過程中,導體棒MN一直靜止在導軌上,若兩導體棒質量均為m、電阻均為R,導軌電阻不計,重力加速度為g,在此過程中導體棒EF上產生的焦耳熱為Q,求:
(1)導體棒MN受到的最大摩擦力;
(2)導體棒EF上升的最大高度.

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