题目内容


如图甲所示,固定在水平桌面上的光滑金属框架cdeg处于方向竖直向下的匀强磁场中,金属杆ab与金属框架接触良好,在两根导轨的端点d、e之间连接一电阻,其他部分电阻忽略不计.现用一水平向右的外力F作用在金属杆ab上,使金属杆由静止开始向右在框架上滑动,运动中杆ab始终垂直于框架.图乙为一段时间内金属杆受到的安培力F随时间t的变化关系,则下列图中可以表示外力F随时间t变化关系的图象是()

    A.                     B.      C.   D.


考点:  导体切割磁感线时的感应电动势.

专题:  电磁感应与电路结合.

分析:  金属杆由静止开始向右在框架上滑动时,水平方向受到外力F和安培力作用,可推导出安培力与速度的关系式,由图分析安培力随时间的变化情况,得到速度与时间的变化情况,根据牛顿第二定律,分析F与时间的关系.

解答:  解:金属杆切割磁感线产生感应电动势:E=BLv,

电流:I==

安培力:F=BIL=

由图示F﹣t图象可知,F∝t,则:v∝t,

说明导体做匀加速运动,则:v=at,

由牛顿第二定律得:F﹣F=ma,

解得:F=F+ma=+ma,

由图示图象可知,ABC错误,D正确;

故选:D.

点评:  本题由电磁感应知识和牛顿定律结合,得到F的解析式选择图象,这是常用方法.关键是安培力的分析和计算.


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