Question

18．光滑平行金屬導(dǎo)軌M、N水平放置，導(dǎo)軌上放置著一根與導(dǎo)軌垂直的導(dǎo)體棒PQ．導(dǎo)軌左端與由電容為C的電容器、單刀雙擲開關(guān)和電動勢為E的電源組成的電路相連接，如圖所示．在導(dǎo)軌所在的空間存在方向垂直于導(dǎo)軌平面的勻強磁場（圖中未畫出）．先將開關(guān)接在位置a，使電容器充電并達到穩(wěn)定后，再將開關(guān)撥到位置b．導(dǎo)體棒將會在磁場的作用下開始向右運動，設(shè)導(dǎo)軌足夠長．則以下說法中正確的是（　　）

• A． 空間存在的磁場方向豎直向上
• B． 導(dǎo)體棒向右做勻加速運動
• C． 當(dāng)導(dǎo)體棒向右運動的速度達到最大時，電容器的電荷量為零
• D． 導(dǎo)體棒運動的過程中，通過導(dǎo)體棒的電荷量Q＜CE

Answer 1

分析 開關(guān)接到b時，電容器將形成由P到Q的放電電流，根據(jù)導(dǎo)體棒運動方向，由左手定則可以判斷磁場方向；導(dǎo)體棒運動時將形成與原電流相反的感應(yīng)電流，同時電容器兩端電壓降低，導(dǎo)體棒兩端電壓升高，當(dāng)二者相等時，導(dǎo)體棒勻速運動，把導(dǎo)體棒的運動過程分析清楚就能正確解答該題．

解答 解：A、電容器充電完畢后，開關(guān)打在b處時，處于放電狀態(tài)，有流過導(dǎo)體棒從P到Q的電流，在安培力作用下導(dǎo)體棒向右運動，根據(jù)左手定則，此空間存在豎直向下的磁場，故A錯誤；
B、在導(dǎo)體棒運動過程中，由于切割磁感線也將產(chǎn)生電動勢，該電動勢方向和電容器電壓相反，故電路中電流是變化的，當(dāng)導(dǎo)體棒的感應(yīng)電動勢和電容器電壓相等時，導(dǎo)體棒勻速運動，故導(dǎo)體棒先做加速度逐漸減小的加速運動，最后勻速運動，故B錯誤；
C、導(dǎo)體棒切割磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，感應(yīng)電動勢使得電容器兩個極板之間有電勢差，仍帶有一定的電荷量，故C錯誤；
D、電容器的總帶電量為Q=CE，電容器在導(dǎo)體棒運動過程中仍帶有一定的電荷量，所以通過導(dǎo)體棒的電荷量Q＜CE，故D正確；
故選：D．

點評 在判斷電容器放電量的時候，要注導(dǎo)體棒也在切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，這是本題的易錯點．