如图,两根相距L=0.8m、电阻不计的平行光滑金属导轨水平放置,一端与阻值R=0.3Ω的电阻相连.导轨x>0一侧存在沿x

如图,两根相距L=0.8m、电阻不计的平行光滑金属导轨水平放置,一端与阻值R=0.3Ω的电阻相连.导轨x>0一侧存在沿x方向均匀增大的稳恒磁场,其方向与导轨平面垂直,变化率k=0.5T/m,x=0处磁场的磁感应强度B0=0.5T.一根质量m=0.2kg、电阻r=0.1Ω的金属棒置于导轨上,并与导轨垂直.棒在外力作用下从x=0处以初速度v0=4m/s沿导轨向右运动,运动过程中电阻消耗的功率不变.则(  )
A.金属棒在x=3m处的速度为1m/s
B.金属棒从x=0运动到x=3m过程中安培力做功的大小为10J
C.金属棒从x=0运动到x=3m过程中所用时间为0.8s
D.金属棒从x=0运动到x=3m过程中外力的平均功率为5.6W
玫瑰ii 1年前 已收到1个回答 举报

告诉我命运的轮回 幼苗

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解题思路:由法拉第电磁感应定律与闭合电路欧姆定律相结合,来计算感应电流的大小;
由因棒切割产生感应电动势,及电阻的功率不变,即可求解;
分别求出x=0与x=3m处的安培力的大小,然后由安培力做功表达式,即可求解;
依据功能关系,及动能定理可求出外力在过程中的平均功率.

A、金属棒切割产生感应电动势为:E=B0Lv0=0.5×0.8×4=1.6V,
由闭合电路欧姆定律,电路中的电流为:I=[E/R+r]=[1.6/0.3+0.1]=4A,
由题意可知,在x=3m处,B=B0+kx=0.5+0.5×3=2T,切割产生感应电动势,E=BLv,金属棒运动过程中电阻消耗的功率不变,则金属棒产生的感应电动势不变,电路电流不变,金属棒在x=3m处的速度:v=[E/BL]=[1.6/2×0.8]=1m/s,故A正确;
B、当x=0m时有:F0=B0IL=0.5×4×0.8=1.6N,
x=3m时,有:F=BIL=2×4×0.8=6.4N,
金属棒从x=0运动到x=3m过程中安培力做功的大小,有:W=( F0+F)[x/2]=(1.6+6.4)×[3/2]=12J,故B错误;
C、克服安培力做功转化为内能,有:W=EIt,解得:t=[W/EI]=[12/1.6×4]=1.875s,故C错误;
D、由动能定理:Pt-W=[1/2]mv2-[1/2]mv02,代入数据解得:P=5.6W,故D正确;
故选:AD.

点评:
本题考点: 导体切割磁感线时的感应电动势;电功、电功率;安培力.

考点点评: 考查法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律、安培力的大小公式、做功表达式、动能定理等的规律的应用与理解,运动过程中电阻上消耗的功率不变,是本题解题的突破口

1年前

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