题目内容

16.一质量为m的金属杆ab,以一定的初速度v0从一光滑平行金属导轨底端向上滑行,导轨平面与水平面成30°角,两导轨上端用一电阻R相连,如图所示,磁场垂直斜面向上,导轨与杆的电阻不计,金属杆向上滑行到某一高度之后又返回到底端,则在此全过程中(  )
A.向上滑行的时间大于向下滑行的时间
B.电阻R上产生的热量向上滑行时大于向下滑行时
C.通过电阻R的电量向上滑行时小于向下滑行时
D.杆a、b克服磁场力的功向上滑行时小于向下滑行时

分析 通过对导体棒受力分析知,上滑的过程做变减速直线运动,下滑的过程做变加速直线运动,抓住位移相等,平均速度不同,比较运动的时间,根据q=$\frac{△∅}{R}$ 比较出电量的大小,以及根据Q=EIt=qE比较上滑和下滑过程中产生的热量.

解答 解:A、因为上滑阶段的平均速度大于下滑阶段的平均速度,而上滑阶段的位移与下滑阶段的位移大小相等,所以上滑过程的时间比下滑过程短,故A错误.
B、电阻上产生的热量Q=EIt=qE,因为上滑过程中和下滑过程中通过电阻的电量相等,上滑过程中平均电动势大于下滑过程中的平均电动势,则上滑过程中通过电阻R的热量大于下滑过程中产生的热量.故B正确.
C、电量q=It=$\frac{E}{R}$t=$\frac{△∅}{R}$,式中结果无时间,故上滑阶段和下滑阶段通过回路即通过R的电量相同,故C错误;
D、金属杆ab克服安培力做的功等于回路产生的热量,则知向上滑行时金属杆克服安培力做的功较多.故D错误;
故选:B.

点评 解决这类问题的关键时分析受力,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.

练习册系列答案
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11.如图甲所示,两个水平和倾斜光滑直导轨都通过光滑圆弧对接而成,相互平行放置,两导轨相距L=1m,倾斜导轨与水平面成θ=30°角,倾斜导轨的下面部分处在一垂直斜面的匀强磁场区Ⅰ中,Ⅰ区中磁场的磁感应强度B1随时间变化的规律如图乙所示,垂直斜面向上为正值,图中t1,t2未知.水平导轨足够长,其左端接有理想灵敏电流计G(内阻不计)和定值电阻R=3Ω,水平导轨处在一竖直向上的匀强磁场区Ⅱ中,Ⅱ区中的磁场恒定不变,磁感应强度大小为B2=1T,在t=0时刻,从斜轨上磁场Ⅰ区外某处垂直于导轨水平静止释放一金属棒ab,棒的质量m=0.1kg,棒的电阻r=2Ω,棒下滑时与导轨保持良好接触,设棒通过光滑圆弧前后速度大小不变,导轨的电阻不计.若棒在斜面上向下滑动的整个过程中,灵敏电流计指针稳定时显示的电流大小相等,t2时刻进入水平轨道,立刻对棒施一平行于框架平面沿水平且与杆垂直的外力.(g取10m/s2)求:

(1)ab棒进入磁场区Ⅰ时速度 v的大小;
(2)磁场区Ⅰ在沿斜轨方向上的宽度 d;
(3)棒从开始运动到刚好进入水平轨道这段时间内 ab棒上产生的热量Q;
(4)若棒在t2时刻进入水平导轨后,电流计G的电流 I随时间t变化的关系如图丙所示(I0未知),已知t2到t3的时间为0.5s,t3到t4的时间为1s,请在图丁中作出t2到t4时间内外力大小 F随时间 t变化的函数图象.(从上向下看逆时针方向为电流正方向)

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