题目内容

8.如图所示,相距为L的两条足够长的光滑平行金属导轨与水平面的夹角为θ,上端接有定值电阻R,匀强磁场垂直于导轨平面,磁感应强度为B.将质量为m的导体棒由静止释放,当速度达到v时开始匀速运动,此时对导体棒施加一平行于导轨向下的拉力,并保持拉力的功率恒为P,导体棒最终以3v的速度匀速运动.导体棒始终与导轨垂直且接触良好,不计导轨和导体棒的电阻,重力加速度为g.下列选项正确的是(  )
A.P=2mgvsinθ
B.P=6mgvsinθ
C.当导体棒速度达到$\frac{g}{2}$时加速度大小为$\frac{v}{2}$sinθ
D.在速度达到3v以后匀速运动的过程中,R上产生的焦耳热等于拉力所做的功

分析 导体棒最终匀速运动受力平衡可求拉力F,由P=Fv可求功率,由牛顿第二定律求加速度,由能量守恒推断能之间的相互转化.

解答 解:AB、当导体棒以v匀速运动时受力平衡,则有:mgsinθ=BIL=$\frac{{B}^{2}{L}^{2}v}{R}$,
当导体棒以2v匀速运动时受力平衡,则有:F+mgsinθ=BIL=$\frac{{B}^{2}{L}^{2}•3v}{R}$,
故:F=2mgsinθ,
拉力的功率为:P=F•3v=6mgvsinθ,故A错误,B正确.
C、当导体棒速度达到 $\frac{v}{2}$时,由牛顿第二定律有:mgsinθ-$\frac{{B}^{2}{L}^{2}•\frac{v}{2}}{R}$=ma,
解得:a=$\frac{g}{2}$sinθ,故C正确
D、由能量守恒,当速度达到3v以后匀速运动的过程中,R上产生的焦耳热等于拉力及重力所做的功,故D错误
故选:BC

点评 解决本题的关键能够通过导体棒的受力,判断其运动规律,知道合力为零时,做匀速直线运动,综合牛顿第二定律、闭合电路欧姆定律以及能量守恒定律等知识综合求解.

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