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高中 | 含阻单棒模型题目答案及解析如下,仅供参考!
选修3-2
第四章 电磁感应
4.4 法拉第电磁感应定律
含阻单棒模型
如图所示,间距为$L$的光滑平行金属导轨水平固定,导轨左端连接有阻值为$R$的定值电阻。一在导轨上垂直于导轨放置一金属棒$MN$,金属棒及导轨电阻不计。现在金属棒与定值电阻之间加一边界为矩形的匀强磁场,且知矩形长为$a$、宽为$b(b \gt L)$,磁场磁感应强度大小为$B$,方向垂直导轨平面向下。若使磁场以速度$v_{0}$平行导轨向右匀速运动,直至金属棒穿越磁场,则下列说法中正确的是$(\qquad)$
金属棒穿越磁场的过程中,有自$M$向$N$的感应电流
","金属棒穿越磁场的过程中,金属棒中的感应电流在不断增大
","若增大磁场运动速度$v_{0}$,则金属棒脱离磁场时的速度也增大
","金属棒穿越磁场的整个过程,流过电阻的电荷量为$\\dfrac{BLa}{R}$
"]$\rm A$.导体棒进入磁场时相对磁场向左运动,由右手定则可知此时导体棒中的感应电流由$M$向$N$,故$\rm A$正确;
$\rm B$.金属棒在安培力作用下向右加速运动,但相对磁场的速度由$v_{0}$逐渐减小,动生电动势亦逐渐减小,所以金属棒中的感应电流逐渐减小,故$\rm B$错误;
$\rm CD$.设金属棒的质量为$m$,由动量定理可得$B\overline{I}L\Delta t=mv$
其中金属棒穿越磁场的整个过程,流过电阻的电荷量为$q=\overline{I}\Delta t=\dfrac{\overline{E}}{R}\Delta t=\dfrac{\Delta\Phi}{R}=\dfrac{BLa}{R}$
故$\dfrac{B^{2}L^{2}a}{R}=mv$
解得金属棒离开磁场时的速度为$v=\dfrac{B^{2}L^{2}a}{mR}$,可见其与$v_{0}$无关,故$\rm C$错误,$\rm D$正确。
故选:$\rm AD$。
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