选择题6.0分
理综

7.如图所示,电阻不计、间距为l的光滑平行金属导轨水平放置于磁感应强度为B、方向竖直向下的匀强磁场中,导轨左端接一定值电阻R。质量为m、电阻为r的金属棒MN置于导轨上,受到垂直于金属棒的水平外力F的作用由静止开始运动,外力F与金属棒速度v的关系是F=F0+kvFk是常量),金属棒与导轨始终垂直且接触良好。金属棒中感应电流为i,受到的安培力大小为F安,电阻R两端的电压为UR,感应电流的功率为P,它们随时间t变化图像可能正确的有()

A

B

C

D

正确答案及相关解析

正确答案

BC

解析

:设金属棒在某一时刻速度为v,由题意可知,由题意可知,感应电动势E=BLv,环路电流I==,即I∝v;安培力

FA=BIL=,方向水平向左,即

FA∝v;R两端电压

UR=IR=,即

UR∝v;感应电流功率P=EI=,即P∝v 2.

分析金属棒运动情况,由力的合成和牛顿第二定律可得:

F=F−F A=F 0+kv− =F 0+(k−)v,)v,即加速度a=,因为金属棒从静止出发,所以F0>0,且F>0,即a>0,加速度方向水平向右.

(1)若k =, F合= F0,,即a=,金属棒水平向右做匀加速直线运动.有v=at,说明v∝t,也即是I∝t,F A∝t,  UR∝t,P∝t 2,所以在此情况下没有选项符合.

(2)若k>F 随v增大而增大,即a随v增大而增大,说明金属棒做加速度增大的加速运动,速度与时间呈指数增长关系,根据四个物理量与速度的关系可知B选项符合;

(3)若k<,F 随v增大而减小,即a随v增大而减小,说明金属棒在做加速度减小的加速运动,直到加速度减小为0后金属棒做匀速直线运动,根据四个物理量与速度关系可知C选项符合;

故选:BC

考查方向

导体切割磁感线时的感应电动势

解题思路

对金属棒受力分析,根据法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律和牛顿第二定律得出F表达式,分情况讨论加速度的变化情况,分三种情况讨论:匀加速运动,加速度减小的加速,加速度增加的加速,再结合图象具体分析.

易错点

解决本题的关键能够根据物体的受力判断物体的运动情况,结合安培力公式、法拉第电磁感应定律、牛顿第二定律分析导体棒的运动情况,分析加速度如何变化. 若不能正确分析该过程很容易错选