如图所示,固定放置在同一水平面内的两根平行长直金属导轨的间距为d,其右端接有阻值为R的电阻,整个装置处在竖直向上磁感应强度大小为B的匀强磁场中.一质量为m(质量分布均匀)的导体杆ab垂直于导轨放置,且与两导轨保持良好接触,杆与导轨之间的动摩擦因数为μ.现杆在水平向左、垂直于杆的恒力F作用下从静止开始沿导轨运动距离l时,速度恰好达到最大(运动过程中杆始终与导轨保持垂直).设杆接入电路的电阻为r,导轨电阻不计,重力加速度大小为g.则此过程(  )A. 流过电阻R的电量为BdlR+rB. 杆的速度最大值为F−μmgRC. 恒力F做的功与摩擦力做的功之和等于杆动能的变化量D. 恒力F做的功与安培力做的功之和等于杆动能的变化量

问题描述:

如图所示,固定放置在同一水平面内的两根平行长直金属导轨的间距为d,其右端接有阻值为R的电阻,整个装置处在竖直向上磁感应强度大小为B的匀强磁场中.一质量为m(质量分布均匀)的导体杆ab垂直于导轨放置,且与两导轨保持良好接触,杆与导轨之间的动摩擦因数为μ.现杆在水平向左、垂直于杆的恒力F作用下从静止开始沿导轨运动距离l时,速度恰好达到最大(运动过程中杆始终与导轨保持垂直).设杆接入电路的电阻为r,导轨电阻不计,重力加速度大小为g.则此过程(  )
A. 流过电阻R的电量为

Bdl
R+r

B. 杆的速度最大值为
F−μmg
R

C. 恒力F做的功与摩擦力做的功之和等于杆动能的变化量
D. 恒力F做的功与安培力做的功之和等于杆动能的变化量

A、流过电阻R的电荷量为 q=△φR+r=BdlR+r.故A正确.B、设杆的速度最大值为v,此时杆所受的安培力为FA=B2L2vR+r=B2d2vR+r,而且杆受力平衡,则有F=FA+μmg,解得,v=(F−μmg)(R+r)B2d2.故B错误.C、D根据动能定理...
答案解析:导体在恒力作用下向左先做加速运动后做匀速运动,此时速度达到最大,由q=

△φ
R+r
求解电量.根据平衡条件和安培力的表达式FA=
B2L2v
R+r
求解最大速度.根据功能关系恒力F做的功与摩擦力做的功之和与动能的变化量、恒力F做的功与安培力做的功之和与动能变化量的关系.
考试点:导体切割磁感线时的感应电动势.
知识点:本题是收尾速度问题,从力和能两个角度分析,关键掌握两个经验公式:安培力表达式FA=
B2L2v
R+r
,感应电量表达式q=
△φ
R+r
,不过计算题要有推导的过程.