Question

17．兩相互平行且足夠長(zhǎng)的水平金屬導(dǎo)軌MN、PQ放在豎直平面內(nèi)，相距為d，右端接滑動(dòng)變阻器R．水平勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，垂直于導(dǎo)軌所在平面，整個(gè)裝置均處于上述勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，導(dǎo)體棒CD與金屬導(dǎo)軌垂直且接觸良好，棒的電阻為r，其他電阻及摩擦不計(jì)．現(xiàn)在用與金屬導(dǎo)軌平行，大小為F的力使棒從靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)．已知R的最大阻值大于導(dǎo)體棒的電阻r，當(dāng)導(dǎo)體棒的速度達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，以下說(shuō)法正確的是（　�。�

• A． 若拉力恒定，則R越大，拉力的功率越大
• B． 若拉力恒定，則R=r時(shí)R消耗的功率最大
• C． 若R取某一特定值，則F越大，F(xiàn)的功率越大
• D． 若R取某一特定值，欲使CD棒從靜止開(kāi)始做勻加速運(yùn)動(dòng)，則F應(yīng)隨時(shí)間均勻增大

Answer 1

分析 當(dāng)導(dǎo)體棒的速度達(dá)到穩(wěn)定時(shí)做勻速直線運(yùn)動(dòng)，拉力的功率等于回路的電功率，可得到拉力的功率．由牛頓第二定律列式求拉力F與時(shí)間的關(guān)系．

解答 解：A、當(dāng)導(dǎo)體棒的速度達(dá)到穩(wěn)定時(shí)做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則 F=BIL=$\frac{{B}^{2}{L}^{2}v}{R+r}$，v=$\frac{F（R+r）}{{B}^{2}{L}^{2}}$
拉力的功率 P=Fv=$\frac{{F}^{2}（R+r）}{{B}^{2}{L}^{2}}$，則知若拉力恒定，則R越大，拉力的功率越大．故A正確．
B、R消耗的功率 P_R=$\frac{R}{R+r}$P=$\frac{{F}^{2}R}{{B}^{2}{L}^{2}}$，可知R越大，P_R越大，則R=r時(shí)R消耗的功率不是最大，故B錯(cuò)誤．
C、若R取某一特定值，由P=$\frac{{F}^{2}（R+r）}{{B}^{2}{L}^{2}}$，則知F越大，F(xiàn)的功率P越大，故C正確．
D、欲使CD棒從靜止開(kāi)始做勻加速運(yùn)動(dòng)，根據(jù)牛頓第二定律得 F-$\frac{{B}^{2}{L}^{2}v}{R+r}$=ma，v=at，可得 F=ma+$\frac{{B}^{2}{L}^{2}}{R+r}$at，可知R一定時(shí)，F(xiàn)隨時(shí)間均勻增大，故D正確．
故選：ACD

點(diǎn)評(píng) 從力的角度和能的角度分別分析F與v的關(guān)系、P與v的關(guān)系是解答本題的關(guān)鍵，安培力表達(dá)式F=$\frac{{B}^{2}{L}^{2}v}{R+r}$在電磁感應(yīng)問(wèn)題中經(jīng)常用到，要能熟練推導(dǎo)．