豎直放置的光滑導(dǎo)軌,其電阻不計,上半段寬度為0.2m,下半段寬0.1m.整個空間充滿勻強磁場,方向垂直紙面向里,大小B=0.5T,現(xiàn)有兩根導(dǎo)體桿AB和CD,AB處于下半段導(dǎo)軌上,CD處于上半段導(dǎo)軌上,AB桿長0.1m,重0.1N,電阻0.1Ω,CD桿長0.2m,重0.2N,電阻0.2Ω,現(xiàn)用力F拉動CD桿使其勻速向上運動,此時AB桿恰好靜止不動,則以下說法正確的有(  )
分析:由題意,CD桿勻速向上運動,此時AB桿恰好靜止不動,兩棒受力都平衡,分別對兩棒根據(jù)平衡條件和安培力的關(guān)系列式求解拉力F的大;
求出AB棒所受的安培力,由F=BIL、I=
BLABv
R
求出CD棒的速度大。
根據(jù)上式求出感應(yīng)電流,由焦耳定律求解熱量.根據(jù)功的計算公式W=Fl求解F做的功.
解答:解:A、設(shè)AB所受的安培力大小為FA,由F=BIL知,則CD所受的安培力大小為2FA
根據(jù)平衡條件得:
對AB棒:F=2FA+GCD…①
對CD棒:FA=GAB…②
解得:F=2GAB+GCD=2×0.1N+0.2N=0.4N…③;故A錯誤.
B、由②得:FA=GAB=0.1N
又FA=B
BLCDv
R
LAB=
B2LCDLABv
R

得CD桿勻速向上運動的速度大小為:v=
FAR
B2LCDLAB
=
0.1×0.3
0.52×0.2×0.1
=6m/s,故B正確.
C、回路中電流為:I=
BLCDv
R
=
0.5×0.2×6
0.3
=2A
則在2s內(nèi),整個回路內(nèi)產(chǎn)生的熱量是:Q=I2R=22×0.3J=1.2J,故C錯誤.
D、在2s內(nèi),力F所做功為:W=Fvt=0.4×6×2J=4.8J,故D錯誤.
故選:B
點評:本題是電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的力平衡問題,關(guān)鍵是對安培力和電路的分析和計算.
練習冊系列答案
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科目:高中物理 來源: 題型:

如圖所示,電源與豎直放置的光滑導(dǎo)軌相連,一金屬導(dǎo)體棒靠在導(dǎo)軌外面,為使金屬棒不動,我們在導(dǎo)軌所在空間內(nèi)加磁場,則此磁場的方向可能是( 。

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科目:高中物理 來源: 題型:

某學(xué)生研究安培力與電流關(guān)系時,設(shè)計出如圖所示的裝置.水平金屬棒和豎直放置的光滑導(dǎo)軌有良好的接觸,可以沿豎直方向上下滑動.水平金屬棒由質(zhì)量可忽略不計的棉線與彈簧秤連接,可變電源給整個電路提供實驗所需的電流,整個裝置處在垂直紙面向里的勻強磁場中.調(diào)節(jié)可變電源,改變電路中電流,測得金屬棒平衡時彈簧秤讀數(shù)F隨電流I的變化規(guī)律,如圖所示.以下說法正確的是( 。
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科目:高中物理 來源:2011年湖南省高二1月期末聯(lián)考物理試卷 題型:選擇題

如圖所示,電源與豎直放置的光滑導(dǎo)軌相連,一金屬導(dǎo)體棒靠在導(dǎo)軌外面,為使金屬棒不動,我們在導(dǎo)軌所在空間內(nèi)加磁場,則此磁場的方向可能是

A.垂直于導(dǎo)軌所在平面指向紙內(nèi)

B.垂直于導(dǎo)軌所在平面指向紙外

C.平行于導(dǎo)軌所在平面向右

D.與導(dǎo)軌所在平面成60°角斜向下方,指向紙內(nèi)

 

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科目:高中物理 來源:2010-2011學(xué)年湖南省長沙市高三第六次月考物理試卷 題型:選擇題

如圖所示,電源與豎直放置的光滑導(dǎo)軌相連,一金屬導(dǎo)體棒靠在導(dǎo)軌外面,為使金屬棒不動,我們在導(dǎo)軌所在空間內(nèi)加磁場,則此磁場的方向可能是

A.垂直于導(dǎo)軌所在平面指向紙內(nèi)

B.垂直于導(dǎo)軌所在平面指向紙外

C.平行于導(dǎo)軌所在平面向右

D.與導(dǎo)軌所在平面成60°角斜向下方,指向紙內(nèi)

 

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