如图(甲)所示,左侧接有定值电阻R=2Ω的水平粗糙导轨处于垂直纸面向外的匀强磁场中,磁感应强度B=1T,导轨间距为L=1m.一质量m=2kg,阻值r=2Ω的金属棒在拉力F作用下由静止开始从CD
问题描述:
如图(甲)所示,左侧接有定值电阻R=2Ω的水平粗糙导轨处于垂直纸面向外的匀强磁场中,磁感应强度B=1T,导轨间距为L=1m.一质量m=2kg,阻值r=2Ω的金属棒在拉力F作用下由静止开始从CD处沿导轨向右加速运动,金属棒与导轨间动摩擦因数μ=0.25,g=10m/s 2 .金属棒的速度-位移图象如图(乙)所示,则从起点发生s=1m位移的过程中( ) A.拉力做的功W=9.25J | B.通过电阻R的感应电量q=0.125C | C.整个系统产生的总热量Q=5.25J | D.所用的时间t>1s | |
最佳答案: A、由速度图象得:v=2x,金属棒所受的安培力F A = = ,代入得:F A =0.5x,则知F A 与x是线性关系. 当x=0时,安培力F A1 =0;当x=1m时,安培力F A2 =0.5N,则从起点发生s=1m位移的过程中,安培力做功为W A =- s= - s =- ×1 J=-0.25J 根据动能定理得:W-μmgs+W A = m v 2 , 其中v=2m/s,μ=0.25,m=2kg,代入解得,拉力做的功W=9.25J.故A正确. B、通过电阻R的感应电量q= = = C=0.25C.故B错误. C、根据能量守恒得:W=Q+ m v 2 ,得Q=W- m v 2 =9.25J- ×2× 2 2 J=5.25J.故C正确. D、v-x图象的斜率k= = • = ,得a=kv=2v,则知速度增大,金属棒的加速度也随之增大,v-t图象的斜率增大,金属棒做加速增大的变加速运动,在相同时间内,达到相同速度时通过的位移小于匀加速运动的位移,平均速度小于匀加速运动的平均速度,即 < = m/s =1m/s,则t= > s =1s.故D正确. 故选ACD |