题目内容

【题目】如图,两根相距l=0.4m、电阻不计的光滑金属导轨在统一水平面内平行放置,两导轨左端与阻值R=0.15的电阻相连,导轨x>0的一侧存在沿+x方向均匀增大的稳恒磁场,其方向与导轨平面垂直(即竖直向下)。磁感应强度B=0.5+0.5x(T)。一根质量m=0.1kg、电阻r=0.05的金属棒置于导轨上,并与导轨垂直,掉在水平外力作用下从x=0处沿导轨向右作直线运动,运动过程中回路电流恒为2A,以下判断正确的是( )

A. 金属棒在x=3m处的速度为0.5m/s

B. 金属棒在x=3m处的速度为0.75m/s

C. 金属棒从x=0运动到x=3m过程中克服安培力做的功为1.6J

D. 金属棒从x=0运动到x=3m过程中克服安培力做的功为3.0J

【答案】AD

【解析】根据闭合电路欧姆定律,电路中的电流为:I==2A,解得:E=2×(0.05+0.15)=0.4V;
在x=0时,E=B0Lv=0.4V,则有:;在x=3m处,磁感应强度:B2=B0+kx2=0.5+0.5×3=2T.根据公式:E=B2Lv2,解得:v2=0.5m/s,故A正确,B错误;金属棒从x=0开始运动时的安培力:F0=B0IL=0.5×2×0.4N=0.4N.到x=3m时的安培力:FA=B2IL=2×2×0.4N=1.6N.过程中安培力做功的大小:W=( F0+FA)x=×(0.4+1.6)×3=3J,故C错误,D正确;故选AD.

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