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
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【题目】小红用如图甲所示的装置探究“影响感应电流方向的因素”,螺线管与电流计构成闭合电路,条形磁铁N极朝下,请回答下列问题:

(1)要想使电流计指针发生偏转,即有感应电流产生,小红进行了以下四种操作,其中可行的是__________(选填选项前的字母)。

A. 螺线管不动,磁铁匀速插入或拔出螺线管

B. 螺线管不动,磁铁加速插入或拔出螺线管

C. 磁铁与螺线管保持相对静止,一起匀速向上运动

D. 磁铁与螺线管保持相对静止,一起在水平面内做圆周运动

(2)在(1)的研究中,小红发现电流计指针偏转方向会有不同,也就是感应电流方向不同,根据(1)中的操作,则感应电流方向与下列哪些因素有关________(选填选项前的字母)。

A. 螺线管的匝数

B. 磁铁的磁性强弱

C. 磁铁运动的方向

D. 磁铁运动的速度大小

(3)小红又将实验装置改造,如图乙所示,螺线管经过滑动变阻器与开关、电池相连构成直流电路;螺线管与电流计构成闭合电路,螺线管套在螺线管的外面,为了探究影响感应电流方向的因素,闭合开关后,以不同速度移动滑动变阻器的划片,观察指针摆动情况;由此实验可以得出恰当的结论是__________(选填选项前的字母)。

A. 螺线管的磁性变强或变弱影响指针摆动幅度大小

B. 螺线管的磁性变强或变弱影响指针摆动方向

C. 螺线管的磁性强弱变化快慢影响指针摆动幅度大小

D. 螺线管的磁性强弱变化快慢影响指针摆动方向

(4)在(3)的研究中,完成实验后未断开开关,也未把两螺线管和铁芯分开设置,在拆除电路时突然被电击了一下,则被电击是在拆除________(选填“”或“”)螺线管所在电路时发生的。试分析被电击的原因:____________。

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