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光滑平行金属导轨M、N水平放置,导轨上放置着一根与导轨垂直的导体棒PQ。导轨左端与由电容为C的电容器、单刀双掷开关和电动势为E的电源组成的电路相连接,如图13所示。在导轨所在的空间存在方向垂直于导轨平面的匀强磁场(图中未画出)。先将开关接在位置a,使电容器充电并达到稳定后,再将开关拨到位置b。导体棒将会在磁场的作用下开始向右运动,设导轨足够长。则以下说法中正确的是                        (     )
A.空间存在的磁场方向竖直向下
B.导体棒向右做匀加速运动
C.当导体棒向右运动的速度达到最大时,电容器的电荷量为零
D.导体棒运动的过程中,通过导体棒的电荷量Q<CE
AD
分析:开关接到b时,电容器将形成由P到Q的放电电流,根据导体棒运动方向,由左手定则可以判断磁场方向;导体棒运动时将形成与原电流相反的感应电流,同时电容器两端电压降低,导体棒两端电压升高,当二者相等时,导体棒匀速运动,把导体棒的运动过程分析清楚就能正确解答该题.
解答:解:A、电容器充电完毕后,开关打在b处时,处于放电状态,有流过导体棒从P到Q的电流,在安培力作用下导体棒向右运动,根据左手定则,此空间存在竖直向下的磁场,故A正确;
B、在导体棒运动过程中,由于切割磁感线也将产生电动势,该电动势方向和电容器电压相反,故电路中电流是变化的,当导体棒的感应电动势和电容器电压相等时,导体棒匀速运动,故导体棒先做加速度逐渐减小的加速运动,最后匀速运动,故B错误;
C、导体棒切割磁感线,产生感应电动势,感应电动势使得电容器两个极板之间有电势差,仍带有一定的电荷量,故C错误;
D、电容器的总带电量为Q=CE,电容器在导体棒运动过程中仍带有一定的电荷量,所以通过导体棒的电荷量Q<CE,故D正确.
故选AD.
练习册系列答案
相关习题

科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

如图所示,矩形闭合导线与在纸面内无限大的匀强磁场垂直,一定产生感应电流的是
A.垂直于纸面平动B.以一条边为轴转动
C.线圈形状逐渐变为圆形D.在纸面内平动

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科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

如图所示,一闭合的小金属环用一根绝缘细杆挂在固定点O处,使金属圆环在竖直线OO′的两侧来回摆动的过程中穿过水平方向的匀强磁场区域,磁感线的方向和水平面垂直。若悬点摩擦和空气阻力均不计,则   (    )

金属环每次进入和离开磁场区域都有感应电流
B.金属环进入磁场区域后越靠近OO′线时速度越大,而且产生的感应电流越大
C.金属环开始摆动后,摆角会越来越小,摆角小到某一值后不再减小
D.金属环在摆动过程中,机械能将全部转化为环中的电能

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科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

如图所示,两根光滑的金属导轨,平行放置在倾角为的斜面上,导轨的左端接有电阻R,导轨所在空间有一与导轨平面垂直的匀强磁场。导轨上有一个金属棒,金属棒与两导轨垂直且接触良好,在沿着斜面向上且与棒垂直的拉力F作用下,金属棒沿导轨匀速上滑,则下列说法正确的是(     )
A.拉力做的功等于棒的机械能的增量
B.合力对棒做的功等于棒的动能的增量
C.拉力与棒受到的磁场力的合力为零
D.拉力对棒做的功与棒重力做的功之差等于回路中产生的电能

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科目:高中物理 来源:不详 题型:计算题

如图所示,两条平行的金属导轨MP、NQ与水平面夹角为,设导轨足够长。导轨处在与导轨平面垂直的匀强磁场中,磁感应强度B=0.80T,与导轨上端相连的电源电动势E=4.5V,内阻r=0.4Ω,水平放置的导体棒ab的电阻R=1.5Ω,两端始终与导轨接触良好,且能沿导轨无摩擦滑动,与导轨下端相连的电阻R1=1.0Ω,电路中其它电阻不计。当单刀双掷开关S与1接通时,导体棒刚好保持静止状态,求:
(1)磁场的方向;
(2)S与1接通时,导体棒的发热功率;
(3)当开关S与2接通后,导体棒ab在运动过程中,单位时间(1s)内扫过的最大面积。

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科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

如图所示ab、cd是两根在同一竖直平面内的直导线,在两根导线中央有一个可在水平面内自由转动的小磁针,静止时在同一竖直平面内,当两根导线中通以大小相等的
电流时,小磁针N极向纸面内转动,则两根导线中的电流方向(  )
A.一定都是向右
B.一定都是向左
C.ab中电流向左,cd中电流向右
D.ab中电流向右,cd中电流向左

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科目:高中物理 来源:不详 题型:问答题

(20分)如图所示,defg是两根足够长且固定在竖直方向上的光滑金属导轨,导轨间距离为L,电阻忽略不计。在导轨的上端接电动势为E,内阻为r的电源。一质量为m、电阻为R的导体棒ab水平放置于导轨下端eg处,并与导轨始终接触良好。导体棒与金属导轨、电源、开关构成闭合回路,整个装置所处平面与水平匀强磁场垂直,磁场的磁感应强度为B,方向垂直于纸面向外。已知接通开关S后,导体棒ab由静止开始向上加速运动,求:
(1)导体棒ab刚开始向上运动时的加速度以及导体棒ab所能达到的最大速度;
(2)导体棒ab达到最大速度后电源的输出功率;
(3)分析导体棒ab达到最大速度后的一段时间△t内,整个回路中能量是怎样转化的?并证明能量守恒

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科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

导轨间的磁场方向垂直于纸面向里,当导线MN在导   

轨上向右加速滑动时,正对电磁铁A的圆形金属环B中    (  )
A.有感应电流,且BA吸引
B.有感应电流,且BA排斥
C.可能有也可能没有感应电流
D.有感应电流,且电流方向与A中的相反

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科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

如图所示,LOO’L’为一折线,它所形成的两个角∠LOO’和∠OOL‘均为450。折线的右边有一匀强磁场,其方向垂直OO’的方向以速度v做匀速直线运动,在t=0时刻恰好位于图中所示的位置。以逆时针方向为导线框中电流的正方向,在下面四幅图中能够正确表示电流—时间(I—t)关系的是(时间以l/v为单位)(   )

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