题目内容
【题目】如图所示,足够长的光滑平行金属导轨MN、PQ与水平面成30°角固定放置,导轨间距为1m,导轨所在平面有磁感应强度大小为100T、方向垂直导轨平面向上的匀强磁场,导轨的上端M与P间接有电容为200F的电容器。质量为1kg的金属棒b垂直放置在导轨上,对金属棒施加一沿导轨平面向下、大小为10N的恒力F作用,使其由静止开始运动。不计导轨和金属棒的电阻,重力加速度g=10m/s2。则下列说法正确的是
A. 金属棒先做变加速运动,后做匀速运动
B. 金属棒运动过程中通过其电流方向从b到,大小恒定为0.1A
C. 金属棒由静止开始运动至t=1s时电容器所带电荷量为10C
D. 金属棒由静止开始运动至t=1s时电容器储存的电场能为25J
【答案】BD
【解析】经过时间时,金属棒速度设为
,金属棒切割磁感线产生电动势变化
,通过电容器的电流
,又加速度定义式
,可得
,对金属棒,应用牛顿第二定律有
,解得:
,故A错误;根据右手定则可知通过其电流方向从b到a,由以上可得
,代入数据可得:
,故B正确;经过时间t流过电路横截面的电量:
,故C错误;经过时间t金属棒的运动位移
,末速度
,对金属棒应用动能定理有
,又安培力做功都转化为平行板中电场的电场能
,联立以上并代入数据解得:
,故D正确。所以D正确,ABC错误。
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