题目内容
10.| A. | 金属杆加速运动过程中的平均速度小于$\frac{1}{2}$v | |
| B. | 金属杆加速运动过程中克服安培力做功的功率大于匀速运动过程中克服安培力做功的功率 | |
| C. | 当金属杆的速度为$\frac{v}{4}$时,它的加速度大小为$\frac{gsinθ}{4}$ | |
| D. | 整个运动过程中电阻R产生的焦耳热为$\frac{(2mgh-m{v}^{2})R}{2(R+r)}$ |
分析 本题关键应根据安培力与速度的关系分析金属棒的运动情况.
金属杆在加速运动中加速度不断减小,根据速度图象分析可知平均速度大于$\frac{1}{2}v$;
加速运动过程中金属杆克服安培力做功的功率等于$\frac{{B}^{2}{L}^{2}{v}^{2}}{R+r}$,与速率v的平方成正比,小于匀速运动过程中克服安培力做功的功率;
速度为$\frac{v}{2}$,安培力的大小为$\frac{{B}^{2}{L}^{2}\frac{v}{2}}{R+r}$,根据牛顿第二定律求解加速度;
整个回路中产生的焦耳热为$mgh-\frac{1}{2}m{v^2}$,然后结合串联电路中的电功率分配即可求出电阻R产生的焦耳热.
解答 解:A、若金属杆匀加速运动,则平均速度为$\frac{v}{2}$.实际上金属杆加速运动中加速度不断减小,速度-时间图象的斜率不断减小,在相同时间内金属杆通过的位移大于匀加速运动通过的位移,则金属杆的平均速度大于匀加速运动的平均速度$\frac{1}{2}v$.故A错误.
B、金属杆克服安培力做功的功率等于$\frac{{B}^{2}{L}^{2}{v}^{2}}{R+r}$,与速率v的平方成正比,由于匀速运动时速度最大,则知加速运动过程中金属杆克服安培力做功的功率小于匀速运动过程中克服安培力做功的功率.故B错误.
C、匀速运动时,金属杆的速度大小为v,所受的安培力大小为$\frac{{B}^{2}{L}^{2}v}{R+r}$,此时有mgsinθ=$\frac{{B}^{2}{L}^{2}v}{R+r}$;当金属杆的速度为$\frac{1}{2}$v时,它所受的安培力大小为$\frac{{B}^{2}{L}^{2}\frac{v}{2}}{R+r}$,根据牛顿第二定律得
mgsinθ-$\frac{{B}^{2}{L}^{2}\frac{v}{2}}{R+r}$=ma,联立解得a=$\frac{gsinθ}{2}$.故C错误.
D、整个运动过程中回路中产生的焦耳热为Q=$mgh-\frac{1}{2}m{v^2}$,
所以R上产生的热量:${Q}_{R}=\frac{R}{R+r}•Q$=$\frac{(2mgh-m{v}^{2})R}{2(R+r)}$,故D正确.
故选:D
点评 解决这类问题的关键时分析受力情况,掌握安培力的表达式FA=$\frac{{B}^{2}{L}^{2}{v}^{2}}{R+r}$,进一步确定运动性质,并明确判断各个阶段及全过程的能量转化.
| A. | 1:1:1 | B. | 2:1:1 | C. | 1:1:2 | D. | 2:2:1 |
| A. | 弹簧的劲度系数为150N/m | B. | 物体的质量为2.5kg | ||
| C. | 物体的加速度大小为4m/s2 | D. | 初始时刻弹簧的弹性势能为0.75J |
| A. | 该点电荷离开磁场时速度方向的反向延长线通过O点 | |
| B. | 该点电荷的比荷为$\frac{{2{v_0}}}{BR}$ | |
| C. | 该点电荷在磁场中的运动时间为$\frac{πR}{{2{v_0}}}$ | |
| D. | 该点电荷在磁场中的运动时间为$\frac{πR}{{3{v_0}}}$ |
| A. | 金属杆下滑过程中通过的电流方向为从b到a | |
| B. | 金属杆匀速运动时的速度大小为$\frac{mgRsinθ}{{B}^{2}{d}^{2}}$ | |
| C. | 当金属杆的速度为匀速运动时的一半时,它的加速度大小为$\frac{gsinθ}{2}$ | |
| D. | 金属杆在导轨上运动的整个过程中电阻R产生的焦耳热为mgh |