Question

15．如圖所示，電阻為R，其他電阻均可忽略，ef是一電阻不計的水平放置的導體棒，質(zhì)量為m，棒的兩端分別與ab、cd保持良好的接觸，又能沿框架無摩擦下滑，整個裝置放在與框架垂直的勻強磁場中，當ef從靜止下滑經(jīng)一段時間后閉合S，則S閉合后（　�。�

• A． ef的加速度可能小于g
• B． ef的加速度一定大于g
• C． ef最終速度隨S閉合時刻的不同而不變
• D． ef的機械能與回路內(nèi)產(chǎn)生的電能之和一定增大

Answer 1

分析 棒沿框架無摩擦下滑，先做自由落體運動，當閉合開關(guān)時，由于棒切割磁感線產(chǎn)生感應電動勢，出現(xiàn)感應電流，導致棒受到安培力，根據(jù)安培力公式大小，可判定棒的合力，從而確定加速度大小與方向；當棒達到受力平衡時，處于最大速度．在整個過程中，只有重力與安培力做功，因此棒的機械能與電路中產(chǎn)生的電能之和是守恒的．

解答 解：AB、當ef從靜止下滑一段時間后閉合S，ef將切割磁感線產(chǎn)生感應電流，受到豎直向上的安培力，若安培力大于2mg，則由牛頓第二定律得F_安-mg=ma，則ef的加速度大小可能大于g．若安培力小于2mg，則ef的加速度大小可能小于g．故A正確，B錯誤．
C、棒達到穩(wěn)定速度時一定做勻速運動，由mg=$\frac{{B}^{2}{L}^{2}v}{R}$，則得 v=$\frac{mgR}{{B}^{2}{L}^{2}}$，可見穩(wěn)定時速度v與開關(guān)閉合的時刻無關(guān)．故C錯誤；
D、在整個過程中，只有重力與安培力做功，因此ef的機械能與電路中產(chǎn)生的電能之和保持不變．故D錯誤；
故選：A

點評 本題是電磁感應與力學知識的綜合，其橋梁是安培力，這類問題往往安培力的分析和計算是關(guān)鍵，要記牢安培力的經(jīng)驗公式F_安=$\frac{{B}^{2}{L}^{2}v}{R}$的正確應用．