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。

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