3.光滑平行導軌水平放置,導軌左端通過開關(guān)S與內(nèi)阻不計、電動勢為E的電源相連,一根質(zhì)量為m的導體棒ab(電阻不可忽略),用長為l的絕緣細線懸掛,懸線豎直時導體棒恰好與導軌良好接觸且細線處于張緊狀態(tài),如圖所示,系統(tǒng)空間有勻強磁場.當閉合開關(guān)S時,導體棒向右擺起,擺到最大高度時,細線與豎直方向成θ角,則( 。
A.磁場方向一定豎直向下
B.磁場方向豎直向下時,磁感應強度最小
C.導體棒離開導軌前通過電荷量為$\frac{mgl}{E}$(1-cosθ)
D.導體棒離開導軌前電源提供的電能等于mgl(1-cosθ)

分析 棒在通電瞬間受到安培力的作用,獲得動能,接著根據(jù)機械能守恒,動能轉(zhuǎn)化為重力勢能,當磁場豎直向下,即有安培力的方向,從而得出獲得同樣高度時,此時安培力最小;根據(jù)能量轉(zhuǎn)化與守恒定律,則有電源提供的電能部分轉(zhuǎn)化為動能,另一部分轉(zhuǎn)化為電阻產(chǎn)生內(nèi)能,從而確定通過電量大小關(guān)系.

解答 解:A、當開關(guān)S閉合時,導體棒向右擺起,說明其所受安培力水平向右或水平向右的分量,但安培力若有豎直向上的分量,應小于導體棒所受重力,否則導體棒會向上跳起而不是向右擺起,由左手定則可知,磁場方向斜向下或豎直向下都成立,A錯誤;
B、當滿足導體棒“向右擺起”時,若磁場方向豎直向下,則安培力水平向右,在導體棒獲得的水平?jīng)_量相同的條件下,所需安培力最小,因此磁感應強度也最小,B正確;
CD、設導軌棒右端的初動能為Ek,擺動過程中機械能守恒,有Ek=mgl(1-cosθ),導體棒的動能是電流做功而獲得的,若回路電阻不計,則電流所做的功全部轉(zhuǎn)化為導體棒的動能,此時有W=IEt=qE=Ek,得W=mgl(1-cosθ),q=mglE(1-cosθ),題設條件有電源內(nèi)阻不計而沒有“其他電阻不計”的相關(guān)表述,因此其他電阻不可忽略,那么電流做的功就大于mgl(1-cosθ),通過導體棒的電荷量也就大于$\frac{mgl}{E}$(1-cosθ),CD錯誤.
故選:B.

點評 考查左手定則來判定安培力的方向,并運用力的平行四邊形定則來得出安培力最小值的方向,同時掌握能量轉(zhuǎn)化與守恒定律,注意電流做功大于棒獲得的動能.

練習冊系列答案
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16.將阻值為100Ω的電阻絲繞成一個110匝的閉合矩形線圈,讓其在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的軸勻速轉(zhuǎn)動,產(chǎn)生的感應電動勢如圖乙所示.則可以判斷( 。
A.t=0時刻線圈應轉(zhuǎn)到圖甲所示的位置
B.該線圈的轉(zhuǎn)速為100π r/s
C.穿過線圈的磁通量的最大值為$\frac{1}{50π}$Wb
D.線圈轉(zhuǎn)一周所產(chǎn)生的電熱為9.68J

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14.如圖所示,固定在水平面上的光滑斜面傾角為θ=30°,物體A,B通過細繩及輕彈簧連接于光滑輕滑輪兩側(cè),P為固定在斜面上且與斜面垂直的光滑擋板,物體A,B的質(zhì)量分別為m和4m,開始時用手托住物體A,滑輪兩邊的細繩恰好伸直,且左邊的細繩與斜面平行,彈簧處于原長狀態(tài),A距離地面高度為h,放手后A從靜止開始下降,在A下落至地面前的瞬間,物體B恰好對擋板無壓力,空氣阻力不計,下列關(guān)于物體A的說法正確的是( 。
A.在下落至地面前的過程中機械能守恒
B.在下落至地面前的瞬間速度不一定為零
C.在下落至地面前的過程中對輕彈簧做的功為mgh
D.在下落至地面前的過程中可能一直在做加速運動

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11.如圖所示,一直流電動機與阻值R=9Ω的電阻串聯(lián)在電源上,電源電動勢E=30V,內(nèi)阻r=1Ω,用理想電壓表測出電動機兩端電壓U=10V,已知電動機線圈電阻RM=1Ω,則下列說法中正確的是( 。
A.通過電動機的電流為2AB.電動機的輸入功率為20W
C.電動機的熱功率為100WD.電動機的輸出功率為80W

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科目:高中物理 來源: 題型:解答題

18.光滑的平行金屬導軌水平放置,電阻不計,導軌間距為l=1m,左側(cè)接R=0.3Ω的電阻.區(qū)域cdef內(nèi)存在垂直軌道平面向下的有界勻強磁場,磁感應強度B=1T,磁場寬度為s=1.5m.一質(zhì)量m=1kg,電阻r=0.2Ω的金屬棒MN置于導軌上,與導軌垂直且接觸良好.金屬棒受到水平力F的作用,從磁場的左邊界由靜止開始做勻加速運動,加速度a=0.5m/s2

(1)求水平力F與速度v的關(guān)系;
(2)若在金屬棒未出磁場區(qū)域時撤去外力,此后棒的速度v隨位移x的變化規(guī)律滿足v=v0-$\frac{{B}^{2}{l}^{2}}{m(R+r)}$x,且棒運動到ef處時恰好靜止.
①通過計算證明金屬棒在撤去外力后的過程滿足動能定理.
②畫出金屬棒在整個運動過程中速度隨位移的變化所對應的圖線(要求有解析過程,并在坐標軸上標出關(guān)鍵點).

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8.一個物體在水平面上以一定的加速度運動,它的位移與時間的關(guān)系x=24t-3t2(m),則它的速度為零的時刻是第幾秒末( 。
A.2SB.6SC.8SD.4S

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15.關(guān)于重力的說法,正確的是( 。
A.重力就是地球?qū)ξ矬w的吸引力
B.彈簧秤的讀數(shù)就是物體的重力
C.同一物體在地球上無論怎樣運動都受到重力
D.重力是由于物體受到地球的

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12.如圖所示,一小球從斜面上的A點由靜止開始做勻加速直線運動,經(jīng)過3s后到斜面底端B點,并開始在水平地面做勻減速直線運動,又經(jīng)過9s停止在C點.設小球經(jīng)過B點前后速度大小不變.小球在斜面上運動的位移與在水平面上運動的位移之比為1:3.

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13.如圖a所示,圓形線圈P靜止在水平桌面上,其正上方懸掛另一個線圈Q,P與Q共軸,Q中通有變化電流,電流隨時間變化的規(guī)律如圖b所示,P所受的重力為G,桌面對P的支持力為N,則( 。
A.t1時刻N>GB.t2時刻N>GC.t3時刻N<GD.t4時刻N<G

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