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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,水平面上固定放置有“”形光滑金属导轨,宽度为$L$。虚线$MN$右侧存在方向垂直于导轨平面的匀强磁场(图中未画出),磁感应强度大小为$B$,磁场的区域足够大。质量为$m$、电阻为$R$、长度也为$L$的导体棒垂直于导轨放置,以初速度$v_{0}$沿导轨进入匀强磁场区域,最终静止。导体棒与导轨接触良好,不计金属导轨电阻,则$(\qquad)$
金属棒刚进入磁场时受到的安培力大小为$\\dfrac{B^{2}L^{2}v_{0}}{R}$
","金属棒在磁场中运动的时间为$\\dfrac{2mR}{B^{2}L^{2}}$
","金属棒在磁场中运动的距离为$\\dfrac{mv_{0}R}{B^{2}L^{2}}$
","流过金属棒横截面的总电量为$\\dfrac{2mv_{0}}{BL}$
"]$\rm A$.根据题意可知,金属棒刚进入磁场时,感应电动势为$E=BLv_{0}$
通过金属棒的感应电流为$I=\dfrac{E}{R}=\dfrac{BLv_{0}}{R}$
金属棒刚进入磁场时受到的安培力大小为$F=BIL=\dfrac{B^{2}L^{2}v_{0}}{R}$,故$\rm A$正确;
$\rm BCD$.设金属棒在磁场中运动的距离为$x$,由动量定理有$- Ft=- B\overline{I}L \cdot \Delta t=0-mv_{0}$
其中$q=\overline{I} \cdot \Delta t=\dfrac{\Delta\Phi}{R}=\dfrac{BLx}{R}$
则有$\dfrac{B^{2}L^{2}x}{R}=mv_{0}$
解得金属棒在磁场中运动的距离为$x=\dfrac{mv_{0}R}{B^{2}L^{2}}$
流过金属棒横截面的总电量为$q=It=\dfrac{mv_{0}}{BL}$
若金属棒做匀减速运动,则有$x'=\dfrac{v_{0}}{2}t$
解得$t=\dfrac{2mR}{B^{2}L^{2}}$
由于金属棒做加速度减小的减速运动,所以金属棒在磁场中运动的时间不等于$\dfrac{2mR}{B^{2}L^{2}}$,故$\rm BD$错误,$\rm C$正确。
故选:$\rm AC$。
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