稿件来源:高途
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选修3-2
第四章 电磁感应
4.4 法拉第电磁感应定律
含源单棒模型
如图所示,两根足够长且相互平行的光滑长直金属导轨固定在与水平面成$\theta$的绝缘斜面上,在导轨的右上端分别接入阻值为$R$的电阻、电动势为$E$、内阻不计的电源和电容为$C$的电容器(电容器不会被击穿),导轨上端用单刀多掷开关可以分别连接电阻、电源和电容。质量为$m$、长为$L$、阻值也为$R$的金属杆$ab$锁定于导轨上,与导轨垂直且接触良好,解除$ab$锁定后,其运动时始终与$CD$平行,不计导轨的电阻和空气阻力,整个导轨处在垂直导轨平面向下的匀强磁场中,磁感应强度为$B$,重力加速度$g$。则下列说法正确的是$(\qquad)$
当开关打到$S_{1}$同时解除对金属杆$ab$的锁定,则金属杆最大速度为$\\dfrac{2mgR\\sin\\theta}{B^{2}L^{2}}$
","当开关打到$S_{2}$同时解除对金属杆$ab$的锁定,则金属杆$ab$一定沿轨道向下加速
","当开关打到$S_{3}$同时解除对金属杆$ab$的锁定,则金属杆做匀加速直线运动
","当开关打到$S_{3}$同时解除对金属杆$ab$的锁定,则在$t$ $s$内金属杆运动的位移为$\\dfrac{mgt^{2}\\sin\\theta}{2\\left( B^{2}L^{2}C+m \\right)}$
"]$\rm A$.当开关打到$S_{1}$同时解除对金属杆$ab$的锁定,金属杆最大速度时满足$mg\sin\theta=\dfrac{B^{2}L^{2}v_{\text{m}}}{2R}$
即最大速度为$v_{\text{m}}=\dfrac{2mgR\sin\theta}{B^{2}L^{2}}$,$\rm A$正确;
$\rm B$.当开关打到$S_{2}$同时解除对金属杆$ab$的锁定,根据左手定则可知,金属杆$ab$受到的安培力沿斜面向上,金属杆$ab$沿斜面受到的安培力可能大于重力沿斜面的分力,则金属杆$ab$可能沿轨道向上加速,$\rm B$错误;
$\rm C$.当开关打到$S_{3}$同时解除对金属杆$ab$的锁定,对金属杆$mg\sin \theta − BiL=ma$
$i=\dfrac{\Delta q}{\Delta t}=\dfrac{(BL\Delta v)C}{\Delta t}=BLaC$
解得$a=\dfrac{mg\sin\theta}{B^{2}L^{2}C+m}$
故金属杆做匀加速直线运动,$\rm C$正确;
$\rm D$.由运动学公式得,在$t$ $s$内金属杆运动的位移为$s=\dfrac{mgt^{2}\sin\theta}{2\left( B^{2}L^{2}C+m \right)}$,$\rm D$正确。
故选:$\rm ACD$。
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