综合题14.0分
物理

如图A.,两相距L=0.5m的平行金属导轨固定于水平面上,导轨左端与阻值R=2Ω的电阻连接,导轨间虚线右侧存在垂直导轨平面的匀强磁场。质量m=0.2kg的金属杆垂直置于导轨上,与导轨接触良好,导轨与金属杆的电阻可忽略。杆在水平向右的恒定拉力作用下由静止开始运动,并始终与导轨垂直,其vt图像如图B.所示。在15s时撤去拉力,同时使磁场随时间变化,从而保持杆中电流为0。

求:

40.金属杆所受拉力的大小F

41.0–15s内匀强磁场的磁感应强度大小B0

42.15–20s内磁感应强度随时间的变化规律。

第1小题正确答案及相关解析

正确答案

关系图可知在0-10s时间段杆尚未进入磁场,因此

由图可得   

同理可知在15-20s时间段仅在摩擦力作用下运动。

右图由图可得       

解得                

解析

关系图可知在0-10s时间段杆尚未进入磁场,因此

由图可得   

同理计算F

考查方向

牛顿第二定律、读图能力

解题思路

分析图像由牛顿第二定律计算加速度,同理计算F

易错点

由图像获取信息的能力

第2小题正确答案及相关解析

正确答案

在10-15s时间段杆在磁场中做匀速运动,因此有

代入

解得        

解析

在10-15s时间段杆在磁场中做匀速运动,因此有

将F带入即可

考查方向

牛顿运动定理的考查,难度适中

解题思路

在10-15s时间段杆在磁场中做匀速运动,则受力平衡,有安培力的计算公式和受力平衡即可计算

易错点

方程的建立

第3小题正确答案及相关解析

正确答案

由题意可知在15-20s时间段通过回路的磁通量不变,设杆在10-15s内运动距离为,15s后运动距离为

其中                

由此可得          

解析

15-20s时间段通过回路的磁通量不变,设杆在10-15s内运动距离为,15s后运动距离为。列方程求解

考查方向

物理学中的数学能力考查,难度较大

解题思路

磁通量不变是切入点,构建数学关系

易错点

方程的建立