题目内容
18.分组成.其水平段加有竖直向下方向的匀强磁场,其磁感应强度为B,导轨水平段上静止放置一金属棒cd,质量为2m,电阻为2r.另一质量为m,电阻为r的金属棒ab,从圆弧段M处由静止释放下滑至N处进入水平段,圆弧段MN半径为R,所对圆心角为60°,下列说法正确的是( )
| A. | ab棒在N处进入磁场瞬间时棒中电流I=$\frac{BL\sqrt{gR}}{2r}$ | |
| B. | ab棒在进入匀强磁场后,ab棒受到的安培力大于cd棒所受的安培力 | |
| C. | cd棒能达到的最大速度vm=$\frac{1}{2}$$\sqrt{gR}$ | |
| D. | ab棒由静止到达最大速度过程中,系统产生的焦耳热Q=$\frac{1}{3}$mgR |
分析 ab棒由静止从M滑下到N的过程中,只有重力做功,机械能守恒,据此可求出ab棒进入磁场N处时的速度,进而可求ab棒切割磁感线时产生的感应电动势和回路中的感应电流;根据安培力计算公式分析安培力大小;根据两棒构成的系统动量守恒列式求解cd棒的最大速度;根据能量守恒定律求解热量.
解答 解:A、ab棒由静止从M滑下到N的过程中,只有重力做功,机械能守恒,则有:mgR(1-cos60°)=$\frac{1}{2}m{v}^{2}$
解得:v=$\sqrt{gR}$;
进入磁场区瞬间,回路中电流强度为:I=$\frac{BLv}{2r+r}$=$\frac{BL\sqrt{gR}}{3r}$,故A错误;
B、ab棒在进入匀强磁场后,通过ab和cd的电流强度大小相等,根据安培力计算公式可得FA=BIL知,ab棒受到的安培力等于cd棒所受的安培力,故B错误;
C、ab棒进入磁场后,ab棒在安培力作用下做减速运动,cd棒在安培力作用下作加速运动,当两棒速度达到相同速度v'时,电路中电流为零、安培力为零,cd达到最大速度.
运用动量守恒定律得:mv=(2m+m)vm,解得cd棒的最大速度为:vm=$\frac{1}{3}\sqrt{gR}$,故C错误;
D、系数释放热量应等于系统机械能减少量,故有:Q=mgR(1-cos60°)-$\frac{1}{2}×3m{v}_{m}^{2}$=$\frac{1}{3}mgR$,故D正确.
故选:D.
点评 对于电磁感应问题研究思路常常有两条:一条从力的角度,重点是分析安培力作用下导体棒的平衡问题,根据平衡条件列出方程;另一条是能量,分析涉及电磁感应现象中的能量转化问题,根据动能定理、功能关系等列方程求解.
练习册系列答案
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19.
如图所示,足够长且电阻不计的光滑平行金属导轨MN、PQ竖直放置,间距为L=0.5m,一匀强磁场B=0.2T垂直穿过导轨平面,导轨的上端M与P间连接阻值为R=0.40Ω的电阻,质量为m=0.01kg、电阻不计的金属棒ab垂直紧贴在导轨上.现使金属棒ab由静止开始下滑,经过一段时间金属棒达到稳定状态,这段时间内通过R的电量0.3C,则在这一过程中(g=10m/s2)( )
| A. | 安培力最大值为0.05N | B. | 这段时间内下降的高度1.2m | ||
| C. | 重力最大功率为0.1w | D. | 电阻产生的焦耳热为0.04J |
13.
如图所示,用粗细均匀的铜导线制成半径为r的圆环,PQ为圆环的直径,其左右两侧存在垂直圆环所在平面的匀强磁场,磁感应强度大小均为B,但方向相反,圆环的电阻为2R.一根长度为2r、电阻为R的金属棒MN绕着圆环的圆心O点紧贴着圆环以角速度ω沿顺时针方向匀速转动,转动过程中金属棒MN与圆环始终接触良好,则下列说法正确的是( )
| A. | 金属棒MN两端的电压大小为Bωr2 | |
| B. | 圆环消耗的电功率是恒定的 | |
| C. | 圆环中电流的大小为$\frac{{2Bω{r^2}}}{3R}$ | |
| D. | 金属棒MN旋转一周的过程中,电路中产生的热量为$\frac{{4π{B^2}ω{r^4}}}{3R}$ |
3.
如图甲所示,电压表为理想交流电压表,定值电阻R0=10Ω,R1=20Ω,R为滑动变阻器,当在a、b两端接入如图乙所示的电压时,下列说法正确的是( )
| A. | 电压表示数为100$\sqrt{2}$V | |
| B. | 当滑动变阻器R的滑片p向上滑动时,电压表示数将增大 | |
| C. | 若Rpd=R0,则R1的电功率为80W | |
| D. | 若Rpd=R1,一分钟内电路消耗电能为20KJ |
10.
如图,水平面上两根足够长的金属导轨平行固定放置,间距为L=0.5m,一端通过导线与阻值为R=0.5Ω的电阻连接;导轨上放一质量为m=0.5kg的金属杆(如图甲),金属杆与导轨的电阻忽略不计;均匀磁场竖直向下.用与导轨平行的拉力F作用在金属杆上,使杆运动.当改变拉力的大小时,相对应稳定时的速度v也会变化.已知v和F的关系如图乙.(取重力加速度g=10m/s2)则( )
| A. | 金属杆受到的拉力与速度成正比 | |
| B. | 该磁场磁感应强度为1 T | |
| C. | 图线在横轴的截距表示金属杆与导轨间的阻力大小 | |
| D. | 导轨与金属杆之间的动摩擦因数为μ=0.4 |
7.下列应用了光电传感器的是( )
| A. | 商场里的自动玻璃门 | B. | 夜间自动打开的路灯 | ||
| C. | 自动恒温冰箱 | D. | 楼梯口的夜间有声音时就亮的灯 |
8.
如图所示,光滑圆槽的半径R=2m,今有两个小球(可视为质点)同时由静止释放,其中A球开始时离圆槽最低点O水平距离为10cm,B球开始与圆槽最低点O的水平距离为5cm,且A球的质量小于B球的质量,则( )
| A. | A、B振动的回复力是由重力和轨道支持力的合力提供的 | |
| B. | 经过最低点O时A的速率等于B的速率 | |
| C. | A、B将在O点左侧相遇 | |
| D. | A、B将在O点相遇 |