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高中 | 力的分解题目答案及解析如下,仅供参考!
必修1
第三章 相互作用
3.5 力的分解
力的分解
如图所示的磁流体发电机由彼此正对的两水平且彼此平行的金属板$M$、$N$构成,$M$、$N$间存在垂直纸面向外的匀强磁场,磁感应强度大小为$B_{1}$,两金属板与两平行且水平放置的金属导轨相连,金属板$M$、$N$及两平行金属导轨间的距离均为$d$,平行金属导轨间存在磁感应强度为$B_{2}$的匀强磁场,磁场的方向与竖直方向成$\theta$角,在两平行金属导轨上放有一长为$d$的直导体棒$PQ$,直导体棒$PQ$与两平行金属导轨垂直,其电阻为$R$,其余电阻不计。在两平行金属板$M$、$N$间垂直于磁场方向喷入一束速度大小为$v_{0}$的等离子体,$PQ$仍静止在导轨上,已知导体棒的质量为$m$,它与金属导轨间的动摩擦因数为$\mu $,重力加速度为$g$,下列说法正确的是$(\qquad)$
通过导体棒的电流方向为$P→Q$
","导体棒受到的安培力大小为$\\dfrac{B_{1}B_{2}d^{2}v_{0}\\sin\\theta}{R}$
","金属导轨对导体棒的支持力大小为$mg-\\dfrac{B_{1}B_{2}d^{2}v_{0}\\sin\\theta}{R}$
","导体棒受到金属导轨的摩擦力大小为$\\dfrac{B_{1}B_{2}d^{2}v_{0}\\cos\\theta}{R}$
"]$\rm A$.由左手定则知$M$板聚集负电荷,$N$板聚集正电荷,即$M$板为磁流体发电机的负极,$N$板为正极,通过导体棒的电流方向为$Q→P$,故$\rm A$错误;
$\rm B$.当洛伦兹力与电场力相等时形成稳定的电势差,即$qv_{0}B_{1}=qE=q\dfrac{U}{d}$
由欧姆定律可得导体棒上的电流为$I=\dfrac{U}{R}$
所以导体棒受到的安培力大小为$F_{安}=B_{2}Id=\dfrac{B_{1}B_{2}d^{2}v_{0}}{R}$
故$\rm B$错误;
$\rm CD$.如图对导体棒进行受力分析
竖直方向上有$mg=F_{安}\sin \theta+F_{N}$
水平方向上有$F_{f}=F_{安}\cos \theta$
联立解得$F_{\text{N}}=mg-\dfrac{B_{1}B_{2}d^{2}v_{0}\sin\theta}{R}$,$F_{\text{f}}=\dfrac{B_{1}B_{2}d^{2}v_{0}\cos\theta}{R}$
故$\rm C$、$\rm D$正确。
故选:$\rm CD$。
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