Question

【題目】如圖所示，兩條粗糙平行導(dǎo)軌間距離是0.5m，水平固定放置在桌面上，導(dǎo)軌一部分位于有理想邊界的磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)垂直導(dǎo)軌平面向下，導(dǎo)軌與2Ω的電阻連接。質(zhì)量為0. 2kg的金屬桿垂直放置于導(dǎo)軌上，與導(dǎo)軌接觸良好，導(dǎo)軌及金屬桿的電阻忽略不計(jì)。在t0=0時(shí)刻，給金屬桿施加一個(gè)水平向左的恒定拉力F，金屬桿由靜止開始運(yùn)動(dòng)，在t1 =l0s時(shí)，以速度vl=4m/s進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)且恰好做勻速運(yùn)動(dòng)，在t2=15s時(shí)刻，撤去拉力F，與此同時(shí)磁感應(yīng)強(qiáng)度開始逐漸減小，金屬桿中不再有感應(yīng)電流，金屬桿勻減速運(yùn)動(dòng)到t3=20s時(shí)停止，下面說法正確的是

A. 拉力F=0. 08N

B. t1～t2時(shí)間內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.2T

C. 回路磁通量的最大值為4Wb

D. t2～t3時(shí)間內(nèi)穿過閉合回路的磁通量隨時(shí)間均勻減小

Answer 1

【答案】C

【解析】

A. 由題意可知，15s末撤去拉力，沒有感應(yīng)電流，桿不受安培力作用，桿所受的合外力為滑動(dòng)摩擦力，20s停止運(yùn)動(dòng)

根據(jù)v=v0+a2t，a2=0.8m/s2，

由牛頓第二定律得：μmg=ma2=0.16N

在0-10s內(nèi)，金屬桿做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，桿沒有進(jìn)入磁場(chǎng)，

由v1=a1t1，a1=0.4m/s2

由牛頓第二定律得：F-μmg=ma1，

代入數(shù)據(jù)得：F=0.24N，故A錯(cuò)誤；

B. t1～t2時(shí)間內(nèi)金屬棒以4m/s在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做勻速直線運(yùn)動(dòng)，

F=μmg+BIL

E=BLv1

I=E/R

代入數(shù)據(jù)聯(lián)立解得：B=0.4T，故B錯(cuò)誤；

CD. 在t2=15s時(shí)刻以后，金屬桿中不再有感應(yīng)電流，說明穿過回路的磁通量不變，t2時(shí)刻磁通量最大，

在10-15s內(nèi)，金屬棒的位移為x=v1（t2-t1）=20m

磁通量φm=BLx1=0.4×0.5×20Wb=4Wb，故C正確，D錯(cuò)誤；

故選：C