如图,两根相距l=0.4m、电阻不计的光滑金属导轨在同一水平面内平行放置,两导轨左端与阻值R=0.15Ω的电阻相连.导轨x>O的一侧存在沿+x方向均匀增大的稳恒磁场,其方向与导轨

◎ 题目

如图,两根相距l=0.4m、电阻不计的光滑金属导轨在同一水平面内平行放置,两导轨左端与阻值R=0.15Ω的电阻相连.导轨x>O的一侧存在沿+x方向均匀增大的稳恒磁场,其方向与导轨平面垂直(即竖直向下),磁感应强度B=0.5+0.5x(T).一根质量m=0.1kg、电阻r=0.05Ω的金属棒置于导轨上,并与导轨垂直.棒在水平外力作用下从x=0处沿导轨向右作直线运动,运动过程中回路电流恒为2A.以下判断正确的是(   )
A.金属棒在x=3m处的速度为0.5m/s
B.金属棒在x=3m处的速度为0.75m/s
C.金属棒从x=0运动到x=3m过程中克服安培力做的功为1.6J
D.金属棒从x=0运动到x=3m过程中克服安培力做的功为3.0J

◎ 答案

AD

◎ 解析

试题分析:

解:A、根据闭合电路欧姆定律,电路中的电流为:I=E/R+r=2A,
解得:E=2×(0.05+0.15)=0.4V;
在x=0时,E=B0Lv=0.4V,则有:v=E/B0L=0.4/(0.5×0.4) =2m/s;
在x=3m处,磁感应强度:B2=B0+kx2=0.5+0.5×3=2T,
根据公式:E=B2Lv2
解得:v2=0.5m/s,故A正确,B错误;
C、金属棒从x=0开始运动时的安培力:F0=B0IL=0.5×2×0.4N=0.4N,
到x=3m时的安培力:FA=B2IL=2×2×0.4N=1.6N,
过程中安培力做功的大小:W=( F0+FA)x/2=(0.4+1.6)/2×3=3J,故C错误,D正确。
故选:AD.

◎ 知识点

    专家分析,试题“如图,两根相距l=0.4m、电阻不计的光滑金属导轨在同一水平面内平行放置,两导轨左端与阻值R=0.15Ω的电阻相连.导轨x>O的一侧存在沿+x方向均匀增大的稳恒磁场,其方向与导轨…”主要考查了你对  【电磁感应现象中的磁变类问题】,【电磁感应现象中的切割类问题】  等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。

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