Question

如圖所示，電阻為R，其他電阻均可忽略，ef是一電阻不計(jì)的水平放置的導(dǎo)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(wú)摩擦下滑，整個(gè)裝置放在與框架垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，當(dāng)ef從靜止下滑經(jīng)一段時(shí)間后閉合S，則S閉合后（　�。�

A．ef的加速度一定大于g

B．ef的加速度一定小于g

C．ef最終速度隨S閉合時(shí)刻的不同而不同

D．ef的機(jī)械能與回路內(nèi)產(chǎn)生的電能之和一定不變

Answer 1

分析：當(dāng)ef從靜止下滑一段時(shí)間后閉合S，ef將切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流，受到豎直向上的安培力，若安培力大于2mg，則ef的加速度大小可能大于g．若安培力小于mg，則ef的加速度大小可能小于g．ef先做加速度減小的加速或減速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)加速度減至零時(shí)做勻速運(yùn)動(dòng)．ef的機(jī)械能減小轉(zhuǎn)化為電能．

解答：解：AB、當(dāng)ef從靜止下滑一段時(shí)間后閉合S，ef將切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)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知，ef的加速度大小可能大于g．若安培力小于mg，則ef的加速度大小可能小于g，若安培力等于mg，則ef加速度為零，ef做勻速直線運(yùn)動(dòng)，故AB錯(cuò)誤；
C、閉合S，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，ef棒達(dá)到穩(wěn)定速度時(shí)一定做勻速運(yùn)動(dòng)，由平衡條件得：mg=

B2L2v

R

，則得 v=

mgR

B2L2

，可見穩(wěn)定時(shí)速度v是定值，與開關(guān)閉合的先后無(wú)關(guān)，故C錯(cuò)誤；
D、在整個(gè)過(guò)程中，只有重力與安培力做功，因此棒的機(jī)械能與電路中產(chǎn)生的電能是守恒的，故D正確．
故選：D．

點(diǎn)評(píng)：本題是電磁感應(yīng)與力學(xué)知識(shí)的綜合，其橋梁是安培力，這類問(wèn)題往往安培力的分析和計(jì)算是關(guān)鍵．