Question

【題目】如圖所示，兩根光滑、足夠長的平行金屬導軌固定在水平面上。滑動變阻器接入電路的電阻值為R(最大阻值足夠大)，導軌的寬度L=0.5 m，空間有垂直于導軌平面的勻強磁場，磁感應強度的大小B=1T。內阻的金屬桿在F=5N的水平恒力作用下由靜止開始運動。經過一段時間后，金屬桿的速度達到最大速度vm，不計導軌電阻，則有（　　）

A. R越小，vm越大

B. 金屬桿的最大速度大于或等于20 m/s

C. 在金屬桿達到最大速度之前，恒力F所做的功等于電路中消耗的電能

D. 金屬桿達到最大速度后，金屬桿中電荷沿桿長度方向定向移動的平均速率ve與恒力F成正比

Answer 1

【答案】BD

【解析】

根據法拉第電磁感應定律可得,根據閉合電路的歐姆定律可得感應電流,勻速運動時受力平衡,則計算得出: ,由此可以知道, R越小，vm越小，故A錯誤； 當時,最小,此時,所以金屬桿的最大速度大于或等于20 m/s ,故B正確；根據功能關系可以知道,在金屬桿達到最大速度之前,恒力F所做的功等于電路中消耗的電能與金屬桿動能增加之和,故C錯誤;金屬桿達到最大速度后,有 ,所以,根據恒定電流的微觀計算公式可得 ,計算得出,所以金屬桿中電荷沿桿長度方向定向移動的平均速率ve與恒力F成正比，故D正確；故選BD