Question

（2013?威海模擬）如圖甲所示，水平面上兩根足夠長(zhǎng)的金屬導(dǎo)軌平行固定放置，間距為L(zhǎng)，一端通過導(dǎo)線與阻值為R的電阻連接．導(dǎo)軌上放一質(zhì)量為m的金屬桿，金屬桿、導(dǎo)軌的電阻均忽略不計(jì)，勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直導(dǎo)軌平面向下．用與導(dǎo)軌平行的恒定拉力F作用在金屬桿上，桿最終將做勻速運(yùn)動(dòng)．當(dāng)改變拉力的大小時(shí)，相對(duì)應(yīng)的勻速運(yùn)動(dòng)速度v也會(huì)變化，v和F的關(guān)系如圖乙所示．下列說法正確的是（　�。�

• A．金屬桿在勻速運(yùn)動(dòng)之前做勻加速直線運(yùn)動(dòng)
• B．流過電阻R的電流方向?yàn)閍→R→b
• C．由圖象可以得出B、L、R三者的關(guān)系式為

  B2L2

  R

  =

  3

  2

• D．當(dāng)恒力F=3N時(shí)，電阻R上消耗的最大電功率為8W

Answer 1

分析：根據(jù)金屬桿的受力情況，結(jié)合安培力大小與速度成正比，分析在勻速運(yùn)動(dòng)之前金屬桿的運(yùn)動(dòng)情況．根據(jù)楞次定律判斷感應(yīng)電流方向．根據(jù)安培力表達(dá)式F=

B2L2v

R

和平衡條件、結(jié)合圖象乙的意義分析C項(xiàng)．當(dāng)恒力F=3N時(shí)，由乙圖讀出金屬桿的最大速度，由E=BLv、歐姆定律和功率公式求解R的最大電功率．

解答：解：A、金屬桿在勻速運(yùn)動(dòng)之前，水平方向受到拉力F和向左的滑動(dòng)摩擦力f和安培力F_A，而F_A=

B2L2v

R

，安培力大小與速度大小成正比，開始階段，拉力大于安培力，金屬桿做加速運(yùn)動(dòng)，隨著速度的增大，安培力增大，合力減小，加速度減小，故金屬桿在勻速運(yùn)動(dòng)之前做變加速直線運(yùn)動(dòng)，故A錯(cuò)誤．
B、根據(jù)楞次定律判斷得知，流過電阻R的電流方向?yàn)閍→R→b，故B正確．
C、當(dāng)金屬桿勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，則有F=

B2L2v

R

+f，得：

B2L2

R

=

F

v

-

f

v

．根據(jù)圖象乙，由數(shù)學(xué)知識(shí)得：
當(dāng)v=2m/s時(shí)，F(xiàn)=2N，代入上式得：得：

B2L2

R

=1-

f

2

… ①
當(dāng)v=4m/s時(shí)，F(xiàn)=3N，代入上式得：得：

B2L2

R

=

3

4

-

f

4

…②
解得：

B2L2

R

=

1

2

，故C錯(cuò)誤．
D、當(dāng)恒力F=3N時(shí)，由圖知v=4m/s．電阻R上消耗的最大電功率為 P=

(BLv)2

R

=

B2L2

R

?v²=

1

2

×42W=8W，故D正確．
故選：BD

點(diǎn)評(píng)：解決本題關(guān)鍵是安培力的分析和計(jì)算，根據(jù)平衡條件得到F與v的解析式，再分析圖象的意義進(jìn)行求解．對(duì)于圖象要弄清兩坐標(biāo)軸的物理意義，往往圖象的斜率、截距的含義等是解決問題的突破口．