Question

5．如圖所示，U形光滑金屬框架豎直放置，bc水平，ab、cd豎直且足夠長(zhǎng)，b、c間有一定值電阻R，其他電阻均可忽略，ef是一電阻不計(jì)，質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒，導(dǎo)體棒始終垂直框架并與框架保持良好接觸，整個(gè)裝置處于垂直框架所在平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中．已知重力加速度為g．當(dāng)導(dǎo)體棒ef由靜止下滑一段時(shí)間后，閉合開(kāi)關(guān)S，則開(kāi)關(guān)S閉合后（　�。�

• A． 導(dǎo)體棒ef的加速度一定小于g
• B． 導(dǎo)體棒ef的加速度可能大于g
• C． 導(dǎo)體棒ef最終速度跟開(kāi)關(guān)S閉合的時(shí)刻無(wú)關(guān)
• D． 導(dǎo)體棒ef的機(jī)械能與回路中產(chǎn)生的內(nèi)能之和一定守恒

Answer 1

分析 棒沿框架無(wú)摩擦下滑，先做自由落體運(yùn)動(dòng)，當(dāng)閉合開(kāi)關(guān)時(shí)，由于棒切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，出現(xiàn)感應(yīng)電流，導(dǎo)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(dāng)棒達(dá)到受力平衡時(shí)，處于最大速度．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)生的電能之和是守恒的．

解答 解：A、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錯(cuò)誤，B正確．
C、棒達(dá)到穩(wěn)定速度時(shí)一定做勻速運(yùn)動(dòng)，由mg=$\frac{{B}^{2}{L}^{2}v}{R}$，解得：v=$\frac{mgR}{{B}^{2}{L}^{2}}$，可見(jiàn)穩(wěn)定時(shí)速度v與開(kāi)關(guān)閉合的時(shí)刻無(wú)關(guān)，故C正確；
D、在整個(gè)過(guò)程中，只有重力與安培力做功，因此ef的機(jī)械能與電路中產(chǎn)生的內(nèi)能之和保持不變，故D正確；
故選：BCD．

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，要記牢安培力的經(jīng)驗(yàn)公式F_安=$\frac{{B}^{2}{L}^{2}v}{R}$的正確應(yīng)用．