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如图所示,两根足够长的光滑金属导轨竖直放置,相距为L,一理想电流表与两导轨相连,匀强磁场B与导轨平面垂直,磁场范围足够大。一质量为m、有效电阻为R的导体棒在距磁场上边界h处由静止释放,导体棒始终保持水平,且与导轨接触良好,不计导轨电阻。重力加速度为g,则导
如图所示,两根足够长的光滑金属导轨竖直放置,相距为L,一理想电流表与两导轨相连,匀强磁场B与导轨平面垂直,磁场范围足够大。一质量为m、有效电阻为R的导体棒在距磁场上边界h处由静止释放,导体棒始终保持水平,且与导轨接触良好,不计导轨电阻。重力加速度为g,则导
admin
2022-07-13
41
问题
如图所示,两根足够长的光滑金属导轨竖直放置,相距为L,一理想电流表与两导轨相连,匀强磁场B与导轨平面垂直,磁场范围足够大。一质量为m、有效电阻为R的导体棒在距磁场上边界h处由静止释放,导体棒始终保持水平,且与导轨接触良好,不计导轨电阻。重力加速度为g,则导体棒在磁场里运动的过程中( )。
选项
A、导体棒一定是加速运动,最终电路中的电流I=mg/BL
B、导体棒减少的重力势能全部变成电阻R产生的焦耳热
C、导体棒的加速度可能先增加后减小,最终减小到零
D、导体棒的速度可能先增加,也可能先减小,也可能不变
答案
D
解析
磁场范围足够大,导体棒最终要在磁场中做匀速直线运动,A项错误。导体棒在运动过程中重力势能减少,减少的重力势能转化为导体棒的动能和焦耳热,B项错误。如果导体棒进入磁场时受到的安培力小于重力,导体棒做加速运动,安培力F
安
=BIL=B
2
L
2
v/R逐渐增大,故合外力减小,加速度减小。当安培力等于重力时,导体棒做匀速直线运动;如果导体棒进入磁场时,受到的安培力和重力相等,则导体棒做匀速直线运动,加速度为零;如果导体棒进入磁场时受到的安培力大于重力,导体棒做减速运动,安培力F
安
=BIL=B
2
L
2
v/R逐渐减小,故合外力减小,加速度减小,当安培力等于重力时,导体棒做匀速直线运动。由此可知,加速度可能为零,也可能减小,但不会增大,C项错误。通过前边分析可知,导体棒进入磁场时,可能先做加速运动后做匀速直线运动,也可能一直做匀速运动,也可能先做减速运动后做匀速直线运动,D项正确。故本题选D。
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