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光滑平行的金属导轨,间距为,导轨平面与水平面之间的夹角为,匀强磁场磁感应强度为,方向垂直于导轨平面向上,间接有阻值为的电阻,其他电阻不计,质量为的金属杆垂直导轨放置并与导轨接触良好,如图甲所示.现用恒力沿导轨平面向上拉金属杆,由静止开始运动,图象如图乙所示.设导轨足够长,题中,,,,及重力加速度均为己知,则下列说法中正确的是( )

A、可以求出恒力的大小
B、不能求出金属杆速度为时的加速度大小
C、不能估算内电阻上通过的电量
D、可以估算内电阻上产生的热量
  • 试题详解
  • 解题思路:
    由乙图看出,杆的最大速度为,此时杆做匀速直线运动,受力平衡,安培力大小为,根据平衡条件可求出.
    根据速度图象的"面积"大小等于位移,估算出前内杆的位移,估算时大于等于半格算一个,小于半格舍去.根据法拉第电磁感应定律,欧姆定律推导出感应电荷量式,,即可根据位移电量求得电量;
    根据速度图象的"面积"大小等于位移,估算出前内杆的位移,根据能的转化与守恒定律求解电阻上产生的热量.
  • 解答过程:
    解:,由图乙知,杆运动的最大速度为:
    由:
    得:,安培力为:
    则得:,此时有:.
    则得:.正确;
    ,当金属杆速度为时,,故错误;
    ,根据图乙中速度图象的"面积"大小等于位移,估算出前内杆的位移,估算时大于等于半格算一个,小于半格舍去.根据法拉第电磁感应定律,欧姆定律推导出感应电荷量式,,即可根据位移电量求得电量.故错误;
    ,由图乙可知,末金属杆的速度为:,然后根据图乙中速度图象的"面积"大小等于位移,估算出前内杆的位移,由能的转化与守恒定律得:,代入数据即可求出产生的热量.故正确.
    故选:
  • 试题点评:
    本题电磁感应与力学知识的综合,抓住速度图象的两个意义:斜率等于加速度,"面积"等于位移辅助求解.估算位移时,采用近似的方法,要学会运用.
    该题中的选项如果是计算题,可代入数据计算出具体的数值,作为选择项,列出公式即可说明.
  • 动态知识树
    高中物理 -> 电磁学 -> 电磁感应 -> 导体切割磁感线时的感应电动势 -> 电磁感应中的能量转化
  • 题目来源

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