如图所示,两光滑平行导轨水平放置在匀强磁场中,磁场垂直导轨所在平面,金属棒ab可沿导轨自由滑动,导轨一端跨接一个定值电阻

如图所示,两光滑平行导轨水平放置在匀强磁场中,磁场垂直导轨所在平面,金属棒ab可沿导轨自由滑动,导轨一端跨接一个定值电阻R,导轨电阻不计.现将金属棒沿导轨由静止向右拉,若保持拉力F恒定,经过时间t1后速度为v,加速度为a1,最终以速度2v做匀速运动;若保持拉力的功率P恒定,棒由静止经时间t2后速度为v,加速度为a2,最终也以速度2v做匀速运动,则(  )
A. t2=t1
B. t1>t2
C. a2=2a1
D. a2=5a1
caroline008 1年前 已收到2个回答 举报

ztt8309 幼苗

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解题思路:分析清楚两种情况下的运动形式区别,然后根据牛顿第二定律和运动学规律求解,注意两种情况下导体棒最终匀速运动时所受拉力大小是相同的.

C、D由于两种情况下,最终棒都以速度2v匀速运动,此时拉力与安培力大小相等,则有:
F=F=BIL=BL•
BL•2v
R=
2B2L2v
R ①
当拉力恒定,速度为v,加速度为a1时,根据牛顿第二定律有:F-
B2L2v
R=ma1
由①②解得:a1=
B2L2v
Rm.
若保持拉力的功率恒定,速度为2v时,拉力为F,则有:P=F•2v,
又F=F=
2B2L2v
R
所以P=
4B2L2v2
R
则当速度为v时,拉力大小为:F1=[P/v]=
4B2L2v
R;
根据牛顿第二定律,得:
F1-
B2L2v
R=ma2,解得:a2=
3B2L2v
Rm,所以有a2=3a1,故CD错误;
A、B当拉力的功率恒定时,随着速度增大,拉力逐渐减小,最后匀速运动时拉力最小,且最小值和第一种情况下拉力相等,因此最后都达到速度2V时,t1>t2,故A错误,B正确.
故选B

点评:
本题考点: 导体切割磁感线时的感应电动势;电磁感应中的能量转化.

考点点评: 本题可以和机车启动的两种方式进行类比解答,只不过机车启动时阻力不变,而该题中阻力为安培力,是不断变化的.

1年前

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zhxm 幼苗

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(P/V)-安培力=ma2
在匀速时有(P/2V)=安培力‘’‘=B^2L^2(2V) 除以R ……得出(P/V) 再代入第一行 就有答案了

1年前

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