题目内容

如图所示,水平放置的两光滑金属导轨MM'和NN'之间接有电阻R,导轨左、右两区域分别有方向相反且均与轨道平面垂直的匀强磁场,磁场方向如图所示,设两区域的磁感应强度大小分别为B1和B2,虚线为两区域的分界线.一根金属棒ab放在导轨上,并与导轨垂直,棒和导轨的电阻均不计,金属棒在水平向右的恒力作用下,在虚线左边区域中恰好以速度v左匀速直线运动,导轨足够长,则可知(  )
分析:金属棒在水平向右的恒力作用下,在虚线左边区域中以速度v做匀速直线运动,恒力F与安培力平衡,当B2=B1时,棒进入右边区域后,分析感应电动势与感应电流有无变化,来确定安培力有无变化,判断棒做什么运动.当B2=
1
2
B1时,棒进入右边区域后,棒切割磁感线产生的感应电动势和感应电流减小,先做加速运动,当恒力F与安培力平衡时做匀速直线运动,由平衡条件求解匀速直线运动的速度.
解答:解:
A、B据题,金属棒在水平向右的恒力作用下,在虚线左边区域中以速度v做匀速直线运动,恒力F与安培力平衡.当B2=B1时,棒进入右边区域后,棒切割磁感线的感应电动势与感应电流没有变化,棒所受安培力大小和方向没有变化,与恒力F仍然平衡,则棒进入右边区域后,以速度v做匀速直线运动.故AB错误.
C、D当B2=
1
2
B1时,棒进入右边区域后,棒产生的感应电动势和感应电流减小,所受的安培力减小,恒力没有变化,则棒先加速运动,随着速度增大,感应电动势和感应电流增大,棒受到的安培力增大,当安培力与恒力再次平衡时棒做匀速直线运动.设棒匀速运动速度大小为V.由题在左侧磁场中,有F=
B
2
1
L2v
R
,在右侧磁场中,有F=
B
2
2
L2V
R
,由于B2=
B1
2
,得到,V=4v,即棒最后以速度4v做匀速直线运动.故C错误,D正确.
故选D
点评:对于切割磁感线情况,安培力的表达式F=
B2L2v
R
作为重要推论可以运用,特别是做选择题不要解题过程,这个结论可以直接运用.
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