Question

11．如圖，bc間電阻為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，棒的兩端分別與豎直框架保持良好接觸，又能沿框架無摩擦下滑，整個(gè)裝置放在與框架垂直的勻強(qiáng)磁場中，當(dāng)ef從靜止下滑經(jīng)一段時(shí)間后閉合S，則（　　）

• A． S閉合后一段時(shí)間內(nèi)ef可能做加速運(yùn)動(dòng)
• B． S閉合后ef可能立即做勻速運(yùn)動(dòng)
• 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 根據(jù)安培力大小與重力大小關(guān)系判斷導(dǎo)體棒的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)，應(yīng)用能量守恒定律分析機(jī)械能與電能之和的關(guān)系．

解答 解：A、當(dāng)ef從靜止下滑一段時(shí)間后閉合S的瞬間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mg，由牛頓第二定律得知，ef的加速度向上ef做減速運(yùn)動(dòng)，若安培力小于mg，則ef加速度向下，物體做加速運(yùn)動(dòng)；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正確；
C、閉合S，導(dǎo)體棒受到的安培力：F=BIL=$\frac{{B}^{2}{L}^{2}v}{R}$，閉合S后，經(jīng)過一段時(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=$\frac{{B}^{2}{L}^{2}v}{R}$，解得：v=$\frac{mgR}{{B}^{2}{L}^{2}}$，穩(wěn)定時(shí)速度v是定值，與開關(guān)閉合的先后無關(guān)，故C錯(cuò)誤；
D、在整個(gè)過程中，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ef的機(jī)械能與回路內(nèi)產(chǎn)生的電能之和一定不變，故D正確．
故選：ABD．

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，這類問題往往安培力的分析和計(jì)算是關(guān)鍵，同時(shí)注意明確安培力做功將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，明確能量轉(zhuǎn)化規(guī)律．