题目内容

17.如图所示,水平面内两根光滑的足够长平行金属导轨的左端与电阻R相连接,匀强磁场B竖直向下分布在导轨所在的空间内,一金属棒垂直于导轨放置并与导轨接触良好.若对金属棒施加一个水平向右的外力F,使金属棒从a位置由静止开始向右做匀加速运动,若导轨与金属棒的电阻不计,金属棒产生的电动势为E,通过电阻R的电量为q、电阻R消耗的功率为P,则下列图象正确的是(  )
A.B.C.D.

分析 根据法拉第电磁感应定律、欧姆定律、功率公式和牛顿第二定律分别得到E、q、P和F的表达式,再进行选择.

解答 解:A、金属棒做匀加速运动,t时刻金属棒的速度为 v=at,感应电动势为 E=BLv=BLat,则知E∝t,E-t图象应是过原点的倾斜直线,故A错误.
B、根据感应电荷量公式 q=$\frac{△Φ}{R}$=$\frac{BLx}{R}$=$\frac{BL•\frac{1}{2}a{t}^{2}}{R}$∝t2;q-t图象是开口向上的抛物线,故B错误.
C、电阻R消耗的功率 P=$\frac{{E}^{2}}{R}$=$\frac{(BLat)^{2}}{R}$∝t2;P-t图象是开口向上的抛物线,故C正确.
D、根据牛顿第二定律得:F-F安=ma,又F安=$\frac{{B}^{2}{L}^{2}v}{R}$=$\frac{{B}^{2}{L}^{2}at}{R}$,联立得:F=$\frac{{B}^{2}{L}^{2}at}{R}$+ma,根据数学知识可知F-t图象是向上倾斜的直线,故D错误.
故选:C.

点评 本题运用电磁感应与电路、力学知识得到各个量的解析式是解题的关键,再由数学知识分析图象的形状.本题中感应电荷量表达式q=$\frac{△Φ}{R}$和安培力表达式F安=$\frac{{B}^{2}{L}^{2}at}{R}$,在电磁感应问题中经常用到,记牢了可提高解题的效率.

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