题目内容

5.如图所示,水平放置的平行金属导轨左边接有电阻R,轨道所在处有竖直向下的匀强磁场,金属棒ab横跨导轨,它在外力的作用下向右匀速运动,速度为v.若将金属棒的运动速度变为2v,(除R外,其余电阻不计,导轨光滑)则(  )
A.作用在ab上的外力应增大到原来的2倍
B.作用在ab上的外力应增大到原来的4倍
C.感应电动势将增大为原来的4倍
D.感应电动势将增大为原来的2倍

分析 根据法拉第定律、欧姆定律推导出安培力的表达式,因金属棒匀速运动,由平衡条件就得到了外力的表达式.感应电动势的表达式E=BLv.感应电流的表达式I=$\frac{E}{R}$.

解答 解:金属棒产生的感应电动势 E=BLv,E∝v,
感应电流 I=$\frac{E}{R}$=$\frac{BLv}{R}$,I∝v,则知感应电动势和感应电流均为原来的2倍.
金属棒所受的安培力 F安=BIL=$\frac{{B}^{2}{L}^{2}v}{R}$,因金属棒匀速运动,由平衡条件得,外力F=F安=$\frac{{B}^{2}{L}^{2}v}{R}$,则知F∝v,外力应增大到原来的2倍.故BC错误,AD正确.
故选:AD.

点评 本题是电磁感应与力学、电路知识的综合,掌握法拉第定律、欧姆定律、安培力和功能关系,注意明确导体棒做匀速运动,故拉力与安培力为平衡力.

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