光滑平行導(dǎo)軌水平放置,導(dǎo)軌左端通過(guò)開(kāi)關(guān)S與內(nèi)阻不計(jì)、電動(dòng)勢(shì)為E的電源相連,一根質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒ab,用長(zhǎng)為l的絕緣細(xì)線懸掛,懸線豎直時(shí)導(dǎo)體棒恰好與導(dǎo)軌良好接觸且細(xì)線處于張緊狀態(tài),如圖所示,系統(tǒng)空間有勻強(qiáng)磁場(chǎng).當(dāng)閉合開(kāi)關(guān)S時(shí),導(dǎo)體棒被向右擺出,擺到最大高度時(shí),細(xì)線與豎直方向成角,則(    )

A.磁場(chǎng)方向一定豎直向下

B.磁場(chǎng)方向豎直向下時(shí),磁感應(yīng)強(qiáng)度最小

C.導(dǎo)體棒離開(kāi)導(dǎo)軌前通過(guò)棒的電量為

D.導(dǎo)體棒離開(kāi)導(dǎo)軌前電源提供的電能大于mgl(1 – cos)

【答案】 BD

【解析】 當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合時(shí),導(dǎo)體棒向右擺起,說(shuō)明其所受安培力水平向右或有水平向右的分量,但安培力若有豎直向上的分量,應(yīng)小于導(dǎo)體棒所受重力,否則導(dǎo)體棒會(huì)向上跳起而不是向右擺,由左手定則可知,磁場(chǎng)方向斜向下或豎直向下都成立,A錯(cuò);當(dāng)滿足導(dǎo)體棒“向右擺起”時(shí),若磁場(chǎng)方向豎直向下,則安培力水平向右,在導(dǎo)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(yīng)強(qiáng)度也最小,B正確;設(shè)導(dǎo)體棒右擺初動(dòng)能為Ek,擺動(dòng)過(guò)程中機(jī)械能守恒,有Ek = mgl (1–cos),導(dǎo)體棒的動(dòng)能是電流做功而獲得的,若回路電阻不計(jì),則電流所做的功全部轉(zhuǎn)化為導(dǎo)體棒的動(dòng)能,此時(shí)有W = IEt= qE = Ek,得W =    mgl (1–cos),,題設(shè)條件有電源內(nèi)阻不計(jì)而沒(méi)有“其他電阻不計(jì)”的相關(guān)表述,因此其他電阻不可忽略,那么電流的功就大于mgl (1–cos),通過(guò)的電量也就大于,C錯(cuò)D正確.

【點(diǎn)評(píng)】安培力的沖量與通過(guò)導(dǎo)線的電量相關(guān),“沖量→電量”、“做功→能量”是力電綜合的二條重要思路。本題中由桿擺動(dòng)方向判斷所受安培力方向,進(jìn)一步判斷磁場(chǎng)的可能方向,一般會(huì)判斷磁場(chǎng)方向豎直向下,而選項(xiàng)B既設(shè)置了一個(gè)小陷阱,同時(shí)又對(duì)磁場(chǎng)方向起到提示作用.當(dāng)安培力與桿擺動(dòng)初速度方向相同時(shí)安培力最小,磁感應(yīng)強(qiáng)度B也最。浑娏亢湍芰康挠(jì)算分別借助安培力的沖量和所做的功來(lái)進(jìn)行,但試題沒(méi)有表明電路電阻可以忽略,因此實(shí)際值都要大于計(jì)算值,這是試題的第二個(gè)陷阱.

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

如圖所示,光滑平行導(dǎo)軌水平放置,間距為l,左端連有阻值為R的電阻,有一質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒垂直于導(dǎo)軌放置,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于導(dǎo)軌平面豎直向上.現(xiàn)對(duì)導(dǎo)體棒施一平行于導(dǎo)軌向右的拉力,并使拉力的功率恒為P,導(dǎo)體棒從靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng),經(jīng)過(guò)一段時(shí)間t,導(dǎo)體棒達(dá)到最大速度vm,在此過(guò)程中電阻上產(chǎn)生的熱量為Q,導(dǎo)軌與導(dǎo)體棒的電阻均不計(jì),則(  )
①導(dǎo)體棒速度最大時(shí),其加速度為零   ②vm=
1
Bl
PR
  ③Q=Pt  ④Q=Pt-
mPR
2B2l2

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

(2010?于都縣模擬)光滑平行導(dǎo)軌水平放置,導(dǎo)軌左端通過(guò)開(kāi)關(guān)S與內(nèi)阻不計(jì)、電動(dòng)勢(shì)為E的電源相連,一根質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒ab,用長(zhǎng)為l的絕緣細(xì)線懸掛,懸線豎直時(shí)導(dǎo)體棒恰好與導(dǎo)軌良好接觸且細(xì)線處于張緊狀態(tài),如圖所示,系統(tǒng)空間有勻強(qiáng)磁場(chǎng).當(dāng)閉合開(kāi)關(guān)S時(shí),導(dǎo)體棒被向右擺出,擺到最大高度時(shí),細(xì)線與豎直方向成θ角,則( 。

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

(2006?薊縣模擬)如圖所示,兩光滑平行導(dǎo)軌水平放置在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)垂直導(dǎo)軌所在的平面,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,導(dǎo)軌間距離為L(zhǎng),質(zhì)量為m的金屬棒a b可沿導(dǎo)軌自由滑動(dòng),導(dǎo)軌的一端跨接一個(gè)電阻R,金屬棒和導(dǎo)軌電阻不計(jì).現(xiàn)將金屬棒由靜止沿導(dǎo)軌向右拉,保持拉力的功率恒定,金屬棒最終以速度v作勻速直線運(yùn)動(dòng),求:
(1)通過(guò)金屬棒的電流方向如何?
(2)拉力的功率為多大?
(3)金屬棒的速度為
v4
時(shí)加速度大小為多少?

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

精英家教網(wǎng)如圖所示,兩根很長(zhǎng)的光滑平行導(dǎo)軌水平放置,導(dǎo)軌間距為L(zhǎng),其左端接有電容為C的電容器和阻值分別為R和r的定植電阻,導(dǎo)軌上垂直跨放著一金屬棒ab,整個(gè)裝置放在豎直向上,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,現(xiàn)在用與導(dǎo)軌平行,大小為F的水平恒力拉 ab,使它向右運(yùn)動(dòng),不計(jì)金屬棒和導(dǎo)軌的電阻,求:
(1)金屬綁ab運(yùn)動(dòng)的最大速度
(2)金屬綁ab運(yùn)動(dòng)的最大速度時(shí),電容器的帶電量,并在答題紙上標(biāo)明兩板帶電的正負(fù)
(3)金屬綁ab運(yùn)動(dòng)的最大速度之后,突然使它停止,則電容器放電瞬間,ab受到的安培力大小和方向.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

精英家教網(wǎng)如圖所示,兩光滑平行導(dǎo)軌水平放置在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁場(chǎng)垂直導(dǎo)軌所在平面,金屬棒ab可沿導(dǎo)軌自由滑動(dòng),導(dǎo)軌一端跨接一個(gè)定值電阻R,導(dǎo)軌電阻不計(jì).現(xiàn)將金屬棒沿導(dǎo)軌由靜止向右拉,若保持拉力F恒定,經(jīng)過(guò)時(shí)間t1后速度為v,加速度為a1,最終以速度2v做勻速運(yùn)動(dòng);若保持拉力的功率P恒定,棒由靜止經(jīng)時(shí)間t2后速度為v,加速度為a2,最終也以速度2v做勻速運(yùn)動(dòng),則( 。

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