题目内容

【题目】两条平行导轨倾斜地固定在绝缘地面上,导轨间距为d,在导轨的底端连接一阻值为R的定值电阻,在空间加一垂直导轨平面向上的匀强磁场,将一质量为m、阻值为R、长度为d的金属杆垂直地放在导轨上,给金属杆一沿斜面向上的大小为v的初速度,当其沿导轨向上运动的位移大小为x时,速度减为零,已知导轨的倾角为α、金属杆与导轨之间的动摩擦因数为μ、重力加速度为g.则金属杆从出发到到达最高点的过程中,下列说法正确的是(  )

A. 金属杆所受安培力的最大值为

B. 金属杆克服安培力做的功为

C. 定值电阻产生的热量为

D. 金属杆减少的机械能为

【答案】BD

【解析】

A、金属杆开始运动时速度最大,产生的感应电动势和感应电流最大,所受的安培力最大,由得最大安培力为,故选项A错误;

B、根据能量守恒定律可知,上滑过程中电流做功产生的热量为:,由功能关系可知金属杆克服安培力做的功为,故选项B正确;

C、由于整个电路所产生的热量为,则定值电阻产生的热量为,故选项C错误;

D、上滑的过程中金属杆的动能减少,重力势能增加,所以金属杆损失的机械能为 ,故选项D正确;

故选选项BD

练习册系列答案
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【题目】构建理想化模型,是处理物理问题常见的方法。

1)在研究平行板电容器的相关问题时,我们是从研究理想化模型——无限大带电平面开始的。真空中无限大带电平面的电场是匀强电场,电场强度为E0=,其中k是静电力常量,σ为电荷分布在平面上的面密度,单位为C/m2。如图1所示,无限大平面带正电,电场指向两侧。若带负电则电场指向中央(图中未画出)。在实际问题中,当两块相同的带等量异种电荷的较大金属板相距很近时,其中间区域,可以看作是两个无限大带电平面所产生的匀强电场叠加;如果再忽略边缘效应,平行板电容器两板间的电场就可以看作是匀强电场,如图2所示。已知平行板电容器所带电量为Q,极板面积为S,板间距为d,求:

a. 两极板间电场强度的大小E

b. 请根据电容的定义式,求出在真空中,该平行板电容器的电容C

c. 求解图2中左极板所受电场力的大小F

(提示:因为带电左极板的存在已经影响到带电右极板单独存在时空间场强的分布,所以不能使用a问中计算出的场强,而是应该将电场强度还原到原来右极板单独存在时,在左极板所在位置产生的电场强度。)

2)根据以上思路,请求解真空中均匀带电球面(理想化模型,没有厚度)上某微小面元所受电场力。如图3所示,已知球面半径为R,所带电量为Q,该微小面元的面积为S,带电球面在空间的电场强度分布为,其中r为空间某点到球心O的距离。

(提示:无限大是相对的,在实际研究中,只要被研究点距离带电面足够近,就可认为该带电面为无限大带电平面)

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