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如图甲所示,MN与PQ为光滑的平行导轨,导轨间距为l,导轨的上部分水平放置,下部分倾斜放置且与水平面的夹角为θ,导轨足够长.两条导轨上端用导线连接,在导轨的水平部分加一竖直向

题目详情

如图甲所示,MN与PQ为光滑的平行导轨,导轨间距为l,导轨的上部分水平放置,下部分倾斜放置且与水平面的夹角为θ,导轨足够长.两条导轨上端用导线连接,在导轨的水平部分加一竖直向上的匀强磁场B1,其磁感应强度随时间t变化的关系如图乙所示;在导轨的倾斜部分加一垂直于导轨平面向上的匀强磁场,磁感应强度始终为B0.在t1时刻从倾斜轨道上某位置静止释放导体棒a,导体棒开始向下运动,已知导体棒的质量为m、电阻为R,不计导轨和导线的电阻,重力加速度为g,则下列说法正确的是(  )
作业帮

A. 刚释放导体棒a时,其加速度一定最大

B. 整个运动过程中,导体棒a的最大速度为

mgRsinθ
B
2
0
l2

C. 在t1~t2时间内,导体棒a可能先做加速度减小的加速运动,然后做匀速直线运动

D. 若在t3时刻,导体棒a已经达到最大速度,则在t1~t3时间内,通过导体棒的电荷量为

mg(t3-t1)sinθ
B0l
-
m2gRsinθ
B
3
0
l3

▼优质解答
答案和解析
A、刚释放导体棒时,回路中只有感生电动势,其加速度为mgsinθ-B0Il=ma,当到达t2时刻后,感生电动势产生的电流消失,只剩下动生电动势产生 的电流,此时mgsinθ-B0I'l=ma',因为不能判断I'与I的大小关系,所以加速度a不一定大于a',故A错误;
B、导体棒的最大速度应该可以出现在t2时刻之后,当mgsinθ=
B
2
0
l2v
R
时,有最大速度v=
mgRsinθ
B
2
0
l2
,故B正确;
C、t1~t2时间内,由于下滑速度越来越大,所以产生的动生电动势也越来越大,此时回路中的感应电流变大,导体棒所受安培力也越来越大,所以其加速度越来越小,其加速度有可能在到达t2时刻之前已经减为零,所以之后其可能做匀速直线运动,故C正确;
D、在t1~t3时间内,由动量定理可得mgsinθ(t3-t1)-B0I″l(t3-t1)=m△v,可解得:q=I″(t3-t1)=
mg(t3-t1)sinθ
B0l
-
m2gRsinθ
B
3
0
l3
,故D正确.
故选:BCD.
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