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如图,足够长的光滑导轨倾斜放置,其下端连接一个灯泡,匀强磁场垂直于导轨所在平面向上(导轨和导线电阻不计),则垂直导轨的导体棒ab在下滑过程中( )

A.感应电流从a流向b
B.导体棒ab受到的安培力方向平行斜面向上
C.导体棒ab一定匀加速下滑
D.灯泡亮度一直保持不变
【答案】分析:根据右手定则判断感应电流的方向,再根据左手定则判断安培力的方向,通过速度的变化,得出电动势的变化,电流的变化,从而得出安培力的变化.根据能量守恒判断机械能的变化,根据克服安培力做功与产生的电能关系判断安培力做功与灯泡消耗电能的关系.
解答:解:A、导体棒ab下滑过程中,由右手定则判断感应电流I在导体棒ab中从b到a,故A错误;
B、导体棒ab下滑过程中,由右手定则判断感应电流I在导体棒ab中从b到a,由左手定则判断导体棒ab受沿斜面向上的安培力F,故B正确;
C、由分析知,导体棒ab开始速度增大,感应电动势增大,感应电流增大,安培力增大,如果导轨足够长,当F=mgsinθ时达到最大速度vm,之后做匀速直线运动,速度不再增大,安培力不变,因此导体棒做先做加速度减小的加速运动,直到匀速运动.故C错误;
D、安培力做负功实现机械能转化为电能,安培力做功量度了电能的产生,根据功能关系有克服安培力做的功等于整个回路消耗的电能,包括灯泡和导体棒消耗的电能,因此灯泡亮度不可能保持不变.故D错误;
故选B.
点评:解决这类导体棒切割磁感线产生感应电流问题的关键时分析导体棒受力,进一步确定其运动性质,并明确判断过程中的能量转化及功能关系如安培力做负功量度了电能的产生,克服安培力做什么功,就有多少电能产生.
练习册系列答案
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科目:高中物理 来源: 题型:

(2010?连云港二模)如图,两根足够长的光滑固定平行金属导轨与水平面成θ角,导轨间距为d,两导体棒a和b与导轨垂直放置,两根导体棒的质量都为m、电阻都为R,回路中其余电阻不计.整个装置处于垂直于导轨平面向上的匀强磁场中,磁感应强度的大小为B.在t=0时刻使a沿导轨向上作速度为v的匀速运动,同时将b由静止释放,b经过一段时间后也作匀速运动.已知d=1m,m=0.5kg,R=0.5Ω,B=0.5T,θ=30°,g取10m/s2,不计两导棒间的相互作用力.
(1)为使导体棒b能沿导轨向下运动,a的速度v不能超过多大?
(2)若a在平行于导轨向上的力F作用下,以v1=2m/s的速度沿导轨向上运动,试导出F与b的速率v2的函数关系式并求出v2的最大值;
(3)在(2)中,当t=2s时,b的速度达到5.06m/s,2s内回路中产生的焦耳热为13.2J,求该2s内力F做的功(结果保留三位有效数字).

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如图,两根足够长的光滑固定平行金属导轨与水平面成θ角,导轨间距为d,两导体棒a和b与导轨垂直放置,两根导体棒的质量都为m、电阻都为R,回路中其余电阻不计.整个装置处于垂直于导轨平面向上的匀强磁场中,磁感应强度的大小为B,在t=0时刻使a沿导轨向上作速度为v的匀速运动,同时将b由静止释放,b经过一段时间后也作匀速运动.已知d=1m,m=0.5kg,R=0.5Ω,B=0.5T,θ=300,g取10m/s2,不计两导棒间的相互作用力.
(1)若使导体棒b静止在导轨上,导体棒a向上运动的速度v多大?
(2)若a在平行于导轨向上的力F作用下,以v1=2m/s的速度沿导轨向上匀速运动,试导出F与b的速率v2的函数关系式并求出v2的最大值;
(3)在(2)中,当t=2s时,b的速度达到5.06m/s,2s内回路中产生的焦耳热为13.2J,求该2s内力F做的功(结果保留三位有效数字).

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如图,两根足够长的光滑固定平行金属导轨与水平面成θ角,导轨间距为d,两导体棒ab与导轨垂直放置,两根导体棒的质量都为m、电阻都为R,回路中其余电阻不计。整个装置处于垂直于导轨平面向上的匀强磁场中,磁感应强度的大小为B,在t=0时刻使a沿导轨向上作速度为v的匀速运动,同时将b由静止释放,b经过一段时间后也作匀速运动。已知d=1m,m=0.5kg,R=0.5Ω,B=0.5T,θ=300,g取10m/s2,不计两导棒间的相互作用力。         

(1)若使导体棒b静止在导轨上,导体棒a向上运动的速度v多大?

(2)若a在平行于导轨向上的力F作用下,以v1=2m/s的速度沿导轨向上匀速运动,试导出Fb的速率v2的函数关系式并求出v2的最大值;

(3)在(2)中,当t=2s时,b的速度达到5.06m/s,2s内回路中产生的焦耳热为13.2J,求该2s内力F做的功(结果保留三位有效数字)。

 

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(1)若使导体棒b静止在导轨上,导体棒a向上运动的速度v多大?
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(1)若使导体棒b静止在导轨上,导体棒a向上运动的速度v多大?

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