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两根足够长的光滑导轨竖直放置,间距为L,底端接阻值为R的电阻.将质量为m的金属棒悬挂在一个固定的轻弹簧下端,金属棒和导轨接触良好,导轨所在平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直,如图所示.除电阻R外其余电阻不计.现将金属棒从弹簧原长位置由静止释放,则(  )
分析:弄清金属棒的运动情况是解题的关键,开始时金属棒的速度为零,弹簧处于原长,此时金属棒只受重力作用,然后金属棒开始加速下落,随速度增加,安培力增加,弹簧弹力也增加,当合外力为零时,金属棒速度最大,然后金属棒继续减速向下运动,弄清运动过程结合功能关系即可正确求解.
解答:解:A、金属棒在释放的瞬间,速度为零,不受安培力的作用,只受到重力,因此释放瞬间金属棒的加速度等于重力加速度g,故A正确
B、金属棒的速度为v时,所受安培力为F=
B2L2v
R
,故B正确
C、根据安培力所做的功量度电路中产生的电能,即电路中产生的电能等于克服安培力所做的功,故C错误
D、金属棒下落过程中,由能量守恒定律知,金属棒减少的重力势能转化为弹簧的弹性势能、金属棒的动能(速度不为零时)以及电阻R上产生的热量,故D错误.
故选AB.
点评:导体棒在磁场中切割磁感线产生电动势,电路中出现电流,从而有安培力.由于安培力是与速度有关系的力,因此会导致加速度在改变.所以当安培力不变时,则一定处于平衡状态.
练习册系列答案
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科目:高中物理 来源: 题型:

如图为某同学设计的速度选择装置,两根足够长的光滑导轨MM′和NN′间距为L与水平面成θ角,上端接滑动变阻器R,匀强磁场B0垂直导轨平面向上,金属棒ab质量为m恰好垂直横跨在导轨上.滑动变阻器R两端连接水平放置的平行金属板,极板间距为d,板长为2d,匀强磁场B垂直纸面向内.粒子源能发射沿水平方向不同速率的带电粒子,粒子的质量为m0,电荷量为q,ab棒的电阻为r,滑动变阻器的最大阻值为2r,其余部分电阻不计,不计粒子重力.
(1)ab棒静止未释放时,某种粒子恰好打在上极板中点P上,判断该粒子带何种电荷?该粒子的速度多大?
(2)调节变阻器使R=0.5r,然后释放ab棒,求ab棒的最大速度?
(3)当ab棒释放后达到最大速度时,若变阻器在r≤R≤2r范围调节,总有粒子能匀速穿过平行金属板,求这些粒子的速度范围?

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两根足够长的光滑导轨竖直放置,间距为L,底端接阻值为R的电阻.将质量为m的金属棒悬挂在一个固定的轻弹簧下端,金属棒和导轨接触良好,导轨所在平面与磁应强度为B的匀强磁场垂直,除电阻R外其余电阻不计.现将金属棒从弹簧原长位置由静止释放,则(  )

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(2008?山东)两根足够长的光滑导轨竖直放置,间距为L,底端接阻值为R的电阻.将质量为m的金属棒悬挂在一个固定的轻弹簧下端,金属棒和导轨接触良好,导轨所在平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直,如图所示.除电阻R外其余电阻不计.现将金属棒从弹簧原长位置由静止释放,则(  )

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如图为某同学设计的速度选择装置,两根足够长的光滑导轨MM′和NN′间距为L与水平面成θ角,上端接阻值为R的电阻,匀强磁场B垂直导轨平面向上,金属棒ab质量为m恰好垂直横跨在导轨上.定值电阻R两端连接水平放置的平行金属板,极板间距为d,板长为2d,磁感强度也为B的匀强磁场垂直纸面向内.粒子源能发射沿水平方向不同速率的带电粒子,粒子的质量为m0,电荷量为q,ab棒的电阻为2R,其余部分电阻不计,不计粒子重力.
(1)ab棒静止未释放时,某种粒子恰好打在上极板中点P上,判断该粒子带何种电荷?该粒子的速度多大?
(2)释放ab棒,求ab棒的最大速度?
(3)当ab棒达到最大速度时,能匀速穿过平行金属板粒子的速度大小?

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科目:高中物理 来源: 题型:

精英家教网两根足够长的光滑导轨竖直固定放置,间距为L,底端接阻值为R的电阻.将质量为m,电阻也为R的金属棒悬挂在一个固定的轻弹簧下端,金属棒与导轨接触良好,导轨所在的平面与磁感应强度为B的磁场垂直,如图所示,除金属棒和电阻R外,其余电阻不计.现将金属棒从弹簧的原长位置由静止释放,则(  )
A、金属棒向下运动时,流过电阻R的电流方向为b→a
B、最终弹簧的弹力与金属棒的重力平衡
C、金属棒的速度为v时,所受的安培力大小为F=
B2L2v
R
D、金属棒的速度为v时,金属棒两端的电势差为U=BLv

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