稿件来源:高途
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,两根平行光滑金属导轨固定在同一水平面内,其左端接有定值电阻$R$,建立$Ox$轴平行于金属导轨,在$x\gt 0$的区域内存在着垂直导轨平面向下的磁场,磁感应强度$B$随坐标$x$分布规律为$B=5x(\rm T)$,金属棒$ab$在外力作用下从$x=0$处沿导轨向右运动,经过$x_{1}$、$x_{2}$、$x_{3}$,$Ox_{1}=x_{1}x_{2}=x_{2}x_{3}$,电阻$R$的功率始终保持不变,不计导轨和金属棒的电阻,则在$x_{1}x_{2}$和$x_{2}x_{3}$过程中$(\qquad)$
金属棒$a$端电势低于$b$端
","金属棒产生的电动势逐渐增大
","通过电阻$R$的电量之比为$3:5$
","金属棒运动时间之比为$1:2$
"]$\rm A$.导体棒相当于电源,电源的电流由负极流向正极,根据右手定则,可知导体棒中的电流从$b$流过$a$,故$a$端相当于电源的正极,$b$端相当于电源的负极,则$a$端电势高于$b$端电势,故$\rm A$错误;
$\rm B$.由题知,电阻$R$的功率始终保持不变,根据$P=\dfrac{E^{2}}{R}$
解得$E=\sqrt{PR}$
金属棒产生的电动势$E$保持不变,故$\rm B$错误;
$\rm C$.根据$\overline{E}=\dfrac{\Delta\Phi}{\Delta t}$,$\overline{I}=\dfrac{\overline{E}}{R}$,$q=\overline{I}\Delta t$
联立解得$q=\dfrac{\Delta\Phi}{R}$
故$q_{1}:q_{2}=\Delta\Phi_{1}:\Delta\Phi_{2}$
根据磁感应强度$B$随坐标$x$分布规律为$B=5x(\rm T)$,作出$B − x$图像,如图所示
设两根平行光滑金属导轨间距为$L$,则从$x_{1}$到$x_{2}$,磁通量为$\Delta\Phi_{1}=\dfrac{5x_{1}+5x_{2}}{2}\left( x_{2}-x_{1} \right)L$
从$x_{2}$到$x_{3}$磁通量为$\Delta\Phi_{2}=\dfrac{5x_{2}+5x_{3}}{2}\left( x_{3}-x_{2} \right)L$
设$Ox_{1}=x_{1}x_{2}=x_{2}x_{3}=x_{0}$,可得$x_{1}=x_{0}$,$x_{2}=2x_{0}$,$x_{3}=3x_{0}$,则磁通量化简为$\Delta\Phi_{1}=\dfrac{15x_{0}^{2}}{2}L$,$\Delta\Phi_{2}=\dfrac{25}{2}x_{0}^{2}L$
故$q_{1}:q_{2}=\Delta\Phi_{1}:\Delta\Phi_{2}=\dfrac{15x_{0}^{2}L}{2}:\dfrac{25x_{0}^{2}L}{2}=3:5$,故$\rm C$正确;
$\rm D$.由$\rm B$项,可知金属棒产生的电动势$E$保持不变,则电流$I=\dfrac{E}{R}$
可知电流$I$保持不变;
根据$q=I\Delta t$
可得$\Delta t=\dfrac{q}{I}$
故$\Delta t_{1}:\Delta t_{2}=q_{1}:q_{2}=3:5$,故$\rm D$错误。
故选:$\rm C$。
高中 | 含阻单棒模型题目答案及解析(完整版)