Question

14．如圖所示，在水平面內(nèi)固定著U形光滑金屬導(dǎo)軌，軌道間距為50cm，金屬導(dǎo)體棒ab質(zhì)量為0.1kg，電阻為0.2Ω，橫放在導(dǎo)軌上，電阻R的阻值是0.8Ω（導(dǎo)軌其余部分電阻不計(jì)）．現(xiàn)加上豎直向下的磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.2T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)．用水平向右的恒力F=0.1N拉動(dòng)ab，使其從靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，則（　　）

• A． 導(dǎo)體棒ab開(kāi)始運(yùn)動(dòng)后，電阻R中的電流方向是從P流向M
• B． 導(dǎo)體棒ab開(kāi)始運(yùn)動(dòng)后，a、b兩點(diǎn)的電勢(shì)差逐漸增加到1 V后保持不變
• C． 導(dǎo)體棒ab運(yùn)動(dòng)的最大速度為10 m/s
• D． 導(dǎo)體棒ab開(kāi)始運(yùn)動(dòng)后任一時(shí)刻，F(xiàn)的功率總等于導(dǎo)體棒ab和電阻R的發(fā)熱功率之和

Answer 1

分析 由右手定則可以判斷出電流方向；
由E=BLv求出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，由歐姆定律求出電流，由安培力公式求出安培力，由平衡條件求出最大速度；
拉力做功轉(zhuǎn)化為電能與導(dǎo)體棒的動(dòng)能．

解答 解：A、由右手定則可知，流過(guò)R的電流由M流向P，故A錯(cuò)誤；
B、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)：E=BLv，安培力：F_安培=BIL=$\frac{{B}^{2}{L}^{2}v}{R+r}$，導(dǎo)體棒勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)速度最大，由平衡條件得：$\frac{{B}^{2}{L}^{2}v}{R+r}$=F，
代入數(shù)據(jù)解得最大速度為：v=10m/s，
穩(wěn)定后，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)：E=BLv=0.2×0.5×10=1V，ab兩點(diǎn)間的電勢(shì)差：U=IR=$\frac{E}{R+r}$R=$\frac{1}{0.8+0.2}$×0.8=0.8V，故B錯(cuò)誤，C正確；
D、導(dǎo)體棒ab開(kāi)始運(yùn)動(dòng)后任一時(shí)刻，加速運(yùn)動(dòng)過(guò)程，F(xiàn)的總功等于ab的動(dòng)能與電路產(chǎn)生的總熱量之和，當(dāng)ab勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體棒ab開(kāi)始運(yùn)動(dòng)后任一時(shí)刻，F(xiàn)的功率總等于導(dǎo)體棒ab和電阻R的發(fā)熱功率之和，故D錯(cuò)誤；
故選：C．

點(diǎn)評(píng) 解決本題的關(guān)鍵是能推導(dǎo)安培力的表達(dá)式，判斷出能量如何轉(zhuǎn)化的，是一道簡(jiǎn)單的電磁感應(yīng)與力學(xué)綜合題．