题目内容

如图MN、PQ是两水平的平行金属导轨,两金属秆A、B垂直MN(PQ)搁放在金属导轨上,与导轨保持良好接触,构成一个闭合回路,导轨区域有垂直导轨平面的匀强磁场,现对金属杆B施加一个垂直于杆的水平恒力F使B由静止开始运动,最后A杆也跟随运动,有关A杆中的最大电流下列说法正确的是(  )
分析:若金属棒ab做匀速运动,ab中电流为零,则知cd中电流也为零,而cd还受到F作用,cd将做匀加速运动.若两金属棒间距离保持不变,同理可知,cd将做匀加速运动,两棒间距离将增大.由此分析可知,两棒都做匀加速运动,加速度相同,cd的速度大于ab的速度,回路中感应电动势E=BL(vab-vcd)=BL△v.先根据牛顿第二定律分别对整体和cd棒列式,求出感应电流I.
解答:解:最终AB将做加速度相同的匀加速运动,二者速度之差恒定不变,从而穿过闭合线圈的磁通量变化率恒定,感应电动势恒定,根据法拉第电磁感应定律有:
E=
B△S
△t
=
Bd△L
△t
=Bd△v,△v为两金属棒速度之差.
对整体受力分析,由牛顿第二定律有:
F-μ(mAg+mBg)=(mA+mB)a
对A进行受力分析,由牛顿第二定律有:
BId-μmAg=mAa
联立上面两式得:I=
FmA
Bd(mA+mB)

由上式可以看出最大电流I与摩擦因数μ无关,与A杆电阻无关,与感应电动势E无关,而B杆质量一定的情况下A杆质量越大最大电流I越大.
故选:C.
点评:本题是电磁感应中的力学问题,综合运用电磁学知识、力平衡知识和牛顿第二定律进行求解.
练习册系列答案
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(2013?南开区二模)(1)如图1为“电流天平”,可用于测定磁感应强度.在天平的右端挂有一矩形线圈,设其匝数n=5匝,底边cd长L=20cm,放在垂直于纸面向里的待测匀强磁场中,且线圈平面与磁场垂直.当线圈中通入如图方向的电流I=100mA时:调节砝码使天平平衡.若保持电流大小不变;使电流方向反向,则要在天平右盘加质量m=8.2g的砝码,才能使天平再次平衡.则cd边所受的安培力大小为
4.1×10-2
4.1×10-2
N,磁场的磁感应强度B的大小为
0.41
0.41
T.(g=10m/s2

(2)某同学设计了如图2所示的装置来探究加速度与力的关系.弹簧秤固定在一合适的木板上,桌面的右边缘固定一支表面光滑的铅笔以代替定滑轮,细绳的两端分别与弹簧秤的挂钩和矿泉水瓶连接.在桌面上画出两条平行线MN、PQ,并测出间距d.开始时将木板置于MN处,现缓慢向瓶中加水,直到木板刚刚开始运动为止,记下弹簧秤的示数F0,以此
表示滑动摩擦力的大小.再将木板放回原处并按住,继续向瓶中加水后,记下弹簧秤的示数F1,然后释放木板,并用秒表记下木板运动到PQ处的时间t.
①木板的加速度可以用d、t表示为a=
2d
t2
2d
t2

②改变瓶中水的质量重复实验,确定加速度a与弹簧秤示数的关系.图3中能表示该同学实验结果的是
C
C

③用加水的方法改变拉力的大小与挂钩码的方法相比,它的优点是
BC
BC

A.可以改变滑动摩擦力的大小        B.可以更方便地获取多组实验数据
C.可以比较精确地测出摩擦力的大小  D.可以获得更大的加速度以提高实验精度
(3)在练习使用多用表的实验中,某同学连接的电路如图4所示.
①若旋转选择开关,使尖端对准直流电流挡,闭合电键S,此时测得的是通过
R1
R1
的电流;
②若断开电路中的电键S,旋转选择开关使其尖端对准欧姆挡,此时测得的是
R1+R2
R1+R2
的电阻;
③若旋转选择开关,使尖端对准直流电压挡,闭合电键S,并将滑动变阻器的滑片移至最左端,此时测得的是
R2
R2
两端的电压;
④在使用多用表的欧姆挡测量电阻时,若
D
D

A.双手捏住两表笔金属杆,测量值将偏大
B.测量时发现指针向左偏离中央刻度过大,则必须减小倍率,重新调零后再进行测量
C.选择“×l0”倍率测量时发现指针位于20与30 正中间,则测量值等于250Ω
D.欧姆表内的电池使用时间太长,虽然完成调零,但测量值将略偏大.
(2010?山东)(1)某同学设计了如图所示的装置来探究加速度与力的关系.弹簧秤固定在一合适的木板上,桌面的右边缘固定一支表面光滑的铅笔以代替定滑轮,细绳的两端分别于弹簧秤的挂钩和矿泉水瓶连接.在桌面上画出两条平行线MN、PQ,并测出间距d0开始时讲模板置于MN处,现缓慢向瓶中加水,直到木板刚刚开始运动为止,记下弹簧秤的示数F0,以此表示滑动摩擦力的大小.再将木板放回原处并按住,继续向瓶中加水后,记下弹簧秤的示数F1,然后释放木板,并用秒表记下木板运动到PQ处的时间t.
①木板的加速度可以用d、t表示为a=
2d
t2
2d
t2
;为了减小测量加速度的偶然误差可以采用的方法是(一种即可)
保持F1不变,重复实验多次测量,求平均值
保持F1不变,重复实验多次测量,求平均值

②改变瓶中水的质量重复实验,确定加速度a与弹簧秤示数F1的关系.下列图象能表示该同学实验结果的是
c
c

③用加水的方法改变拉力的大小与挂钩码的方法相比,它的优点是
bc
bc

A.可以改变滑动摩擦力的大小
B.可以更方便地获取多组实验数据
C.可以比较精确地测出摩擦力的大小
D.可以获得更大的加速度以提高实验精度
(2)在测定金属电阻率的试验中,某同学连接电路如图所示.闭合电键后,发现电路有故障(已知电源、电表和导线均完好,电源电动势为E):
①若电流表示数为零、电压表示数为E,则发生故障的是
待测金属丝
待测金属丝
(填“待测金属丝”“滑动变阻器”或“电键”).
②若电流表、电压表示数均为零,该同学利用多用电表检查故障.先将选择开关旋至
直流电压10V
直流电压10V
档(填“欧姆×100”“直流电压10V”或者“直流电流2.5mA”),再将
(填“红”或“黑”)表笔固定在a接线柱,把另一支表笔依次接b、c、d接线柱.若只有滑动变阻器断路,则多用电表的示数依次是
O
O
E
E
E
E
(1)在“探究求合力的方法”时,先将橡皮条的一端固定在水平木板上,另一端系上带有绳套的两根细绳.实验时,先后两次拉伸橡皮条,一次是用两个弹簧秤通过两细绳互成角度地拉橡皮条,另一次是用一个弹簧秤通过细绳拉橡皮条.在本实验中,下列说法正确的是
ABC
ABC
 
A.实验过程中,弹簧秤、细绳、橡皮条都应与木板平行    B.两次拉橡皮条时都应将橡皮条沿相同方向拉到相同长度     C.拉橡皮条的细绳要长些,标记同一细绳方向的两点要远些     D.实验中只要把作出的两个力的合力与另一个合力的大小进行比较就可以了
(2)某同学设计了如图所示的装置来探究加速度与力的关系.弹簧秤固定在一合适的木板上,桌面的右边缘固定一支表面光滑的铅笔以代替定滑轮,细绳的两端分别与弹簧秤的挂钩和矿泉水瓶连接.在桌面上画出两条平行线MN、PQ,并测出间距d.开始时将木板置于MN处,现缓慢向瓶中加水,直到木板刚刚开始运动为止,记下弹簧秤的示数F0,以此表示滑动摩擦力的大小.再将木板放回原处并按住,继续向瓶中加水后,记下弹簧秤的示数F1,然后释放木板,并用秒表记下木板运动到PQ处的时间t. ①木板的加速度可以用d、t表示为a=
2d
t2
2d
t2
;为了减小测量加速度的偶然误差可以采用的方法是(一种即可)
保持F1不变,重复实验多次测量,求平均值
保持F1不变,重复实验多次测量,求平均值
. ②改变瓶中水的质量重复实验,确定加速度a与弹簧秤示数F1的关系.下列图象能表示该同学实验结果的是
c
c

③用加水的方法改变拉力的大小与挂钩码的方法相比,它的优点是
cd
cd
.  a.可以改变滑动摩擦力的大小  b.可以获得更大的加速度以提高实验精度
c.可以比较精确地测出摩擦力的大小 d.可以更方便地获取多组实验数据.

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