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精英家教网两根足够长的光滑导轨竖直放置,间距为L,底端接阻值为R的电阻.将质量为m的金属棒悬挂在一个固定的轻弹簧下端,金属棒和导轨接触良好,导轨所在平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直,如图所示.除电阻R外其余电阻不计.现将金属棒从弹簧原长位置由静止释放.则(  )
分析:金属棒的动能、重力势能、弹簧的弹性势能和内能的总和保持不变.金属棒最后将静止,重力与弹簧的弹力二力平衡,由胡克定律求得弹簧伸长量.由安培力公式、欧姆定律和感应电动势公式推导安培力的表达式.金属棒下落过程中,金属棒减少的重力势能转化为弹簧的弹性势能、金属棒的动能(金属棒速度不是零时)和电阻R产生的内能.
解答:解:A、根据能量转化和守恒定律得知:金属棒的动能、重力势能与弹簧的弹性势能的总和不断减小,转化为电路中的内能.故A错误.
B、金属棒最后将静止,重力与弹簧的弹力二力平衡,由胡克定律得:弹簧伸长量为x=
mg
k
.故B正确.
C、金属棒速度为v时,安培力大小为F=BIL,I=
BLv
R
,由以上两式得:F=
B2L2v
R
,故C正确;
D、根据能量守恒知:最终金属棒的重力势能减小转化为弹簧的弹性势能和电路中的内能,棒的重力势能减小为mgx=mg?
mg
k
,故知电阻R上产生的总热量小于mg?
mg
k
.故D错误.
故选BC
点评:本题考查分析、判断和推导电磁感应现象中导体的加速度、安培力、能量转化等问题的能力,是一道综合性较强的题目.
练习册系列答案
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科目:高中物理 来源: 题型:

如图为某同学设计的速度选择装置,两根足够长的光滑导轨MM′和NN′间距为L与水平面成θ角,上端接滑动变阻器R,匀强磁场B0垂直导轨平面向上,金属棒ab质量为m恰好垂直横跨在导轨上.滑动变阻器R两端连接水平放置的平行金属板,极板间距为d,板长为2d,匀强磁场B垂直纸面向内.粒子源能发射沿水平方向不同速率的带电粒子,粒子的质量为m0,电荷量为q,ab棒的电阻为r,滑动变阻器的最大阻值为2r,其余部分电阻不计,不计粒子重力.
(1)ab棒静止未释放时,某种粒子恰好打在上极板中点P上,判断该粒子带何种电荷?该粒子的速度多大?
(2)调节变阻器使R=0.5r,然后释放ab棒,求ab棒的最大速度?
(3)当ab棒释放后达到最大速度时,若变阻器在r≤R≤2r范围调节,总有粒子能匀速穿过平行金属板,求这些粒子的速度范围?

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科目:高中物理 来源: 题型:

两根足够长的光滑导轨竖直放置,间距为L,底端接阻值为R的电阻.将质量为m的金属棒悬挂在一个固定的轻弹簧下端,金属棒和导轨接触良好,导轨所在平面与磁应强度为B的匀强磁场垂直,除电阻R外其余电阻不计.现将金属棒从弹簧原长位置由静止释放,则(  )

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科目:高中物理 来源: 题型:

(2008?山东)两根足够长的光滑导轨竖直放置,间距为L,底端接阻值为R的电阻.将质量为m的金属棒悬挂在一个固定的轻弹簧下端,金属棒和导轨接触良好,导轨所在平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直,如图所示.除电阻R外其余电阻不计.现将金属棒从弹簧原长位置由静止释放,则(  )

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科目:高中物理 来源: 题型:

如图为某同学设计的速度选择装置,两根足够长的光滑导轨MM′和NN′间距为L与水平面成θ角,上端接阻值为R的电阻,匀强磁场B垂直导轨平面向上,金属棒ab质量为m恰好垂直横跨在导轨上.定值电阻R两端连接水平放置的平行金属板,极板间距为d,板长为2d,磁感强度也为B的匀强磁场垂直纸面向内.粒子源能发射沿水平方向不同速率的带电粒子,粒子的质量为m0,电荷量为q,ab棒的电阻为2R,其余部分电阻不计,不计粒子重力.
(1)ab棒静止未释放时,某种粒子恰好打在上极板中点P上,判断该粒子带何种电荷?该粒子的速度多大?
(2)释放ab棒,求ab棒的最大速度?
(3)当ab棒达到最大速度时,能匀速穿过平行金属板粒子的速度大小?

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科目:高中物理 来源: 题型:

精英家教网两根足够长的光滑导轨竖直固定放置,间距为L,底端接阻值为R的电阻.将质量为m,电阻也为R的金属棒悬挂在一个固定的轻弹簧下端,金属棒与导轨接触良好,导轨所在的平面与磁感应强度为B的磁场垂直,如图所示,除金属棒和电阻R外,其余电阻不计.现将金属棒从弹簧的原长位置由静止释放,则(  )
A、金属棒向下运动时,流过电阻R的电流方向为b→a
B、最终弹簧的弹力与金属棒的重力平衡
C、金属棒的速度为v时,所受的安培力大小为F=
B2L2v
R
D、金属棒的速度为v时,金属棒两端的电势差为U=BLv

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