题目内容
【题目】如图所示,光滑且足够长的金属导轨MN、PQ平行地固定在同一水平面上,两导轨间距L=0.20m,两导轨的左端之间连接的电阻R=0.40Ω,导轨上停放一质量m=0.10kg的金属杆ab,位于两导轨之间的金属杆的电阻r=0.10Ω,导轨的电阻可忽略不计。整个装置处于磁感应强度B=0.50T的匀强磁场中,磁场方向竖直向下。现用一水平外力F水平向右拉金属杆,使之由静止开始运动,在整个运动过程中金属杆始终与导轨垂直并接触良好,若理想电压表的示数U随时间t变化的关系如图乙所示。则( )
![]()
A.t=5s时通过金属杆的感应电流的大小为1A,方向由a指向b
B.t=3s时金属杆的速率为3m/s
C.t=5s时外力F的瞬时功率为0.5W
D.0~5s内通过R的电荷量为2.5C
【答案】BD
【解析】
A.由图像可知,t=5.0s时,U=0.40V,此时电路中的电流(即通过金属杆的电流)为
![]()
用右手定则判断出,此时电流的方向由b指向a,故A错误;
B.由图可知,t=3s时,电压表示数为
![]()
则有
![]()
得
![]()
由公式
得
![]()
故B正确;
C.金属杆速度为v时,电压表的示数应为
![]()
由图像可知,U与t成正比,由于R、r、B及L均与不变量,所以v与t成正比,即金属杆应沿水平方向向右做初速度为零的匀加速直线运动,金属杆运动的加速度为
![]()
根据牛顿第二定律,在5.0s末时对金属杆有
![]()
得
![]()
此时F的瞬时功率为
![]()
故C错误;
D.t=5.0s时间内金属杆移动的位移为
![]()
通过R的电荷量为
![]()
故D正确。
故选BD。
练习册系列答案
相关题目