Question

4．如圖所示，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于光滑金屬導(dǎo)軌平面向外，導(dǎo)軌左右兩端電路所在區(qū)域均無(wú)磁場(chǎng)分布．垂直于導(dǎo)軌的導(dǎo)體棒接入電路的長(zhǎng)度為L(zhǎng)、電阻為R₀，在外力作用下始終以速度v₀從左向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)．小燈泡電阻為2R₀，滑動(dòng)變阻器總阻值為4R₀．圖示狀態(tài)滑動(dòng)觸頭位于a、b的正中間位置，此時(shí)位于平行板電容器中的P處的帶電油滴恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)．電路中其余部分電阻均不計(jì)，各接觸處都接觸良好．且導(dǎo)軌足夠長(zhǎng)，則下列判斷正確的是（　�。�

• A． 油滴帶負(fù)電
• B． 圖示狀態(tài)下，△t時(shí)間內(nèi)流過(guò)小燈泡的電荷量為$\frac{BL{v}_{0}△t}{4{R}_{0}}$
• C． 若將滑動(dòng)變阻器的滑片向b端移動(dòng)，則小燈泡將變暗
• D． 若將電容器上極板豎直向上移動(dòng)少許距離，同時(shí)將下極板接地，其余條件均不變，則油滴電勢(shì)能將增加，且P點(diǎn)電勢(shì)將降低

Answer 1

分析 導(dǎo)體棒向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)，切割磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，相當(dāng)于電源．根據(jù)右手定則判斷出平行極板電勢(shì)的高低關(guān)系，分析油滴的電性．根據(jù)板間距離的變化，分析場(chǎng)強(qiáng)的變化，判斷油滴的運(yùn)動(dòng)情況，從而分析出油滴電勢(shì)能的變化．根據(jù)E=BLv、歐姆定律和電流的定義式分析，△t時(shí)間內(nèi)通過(guò)小燈泡的電荷量．若將滑動(dòng)變阻器的滑片向b端移動(dòng)，回路的總電阻變小，分析路端電壓的變化，從而判斷小燈泡亮度的變化．

解答 解：A、平行板電容器上板電勢(shì)低于下板電勢(shì)，板間電場(chǎng)方向豎直向上，而帶電油滴所受的電場(chǎng)力也豎直向上，所以油滴帶正電，故A錯(cuò)誤．
B、導(dǎo)體棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為 E=BLv₀，回路的總電阻為 R=R₀+$\frac{1}{2}$2R₀=2R₀，通過(guò)導(dǎo)體棒的總電流為 I=$\frac{E}{R}$=$\frac{BL{v}_{0}}{2{R}_{0}}$，流過(guò)小燈泡的電流為 I_L=$\frac{1}{2}$I=$\frac{BL{v}_{0}}{4{R}_{0}}$，圖示狀態(tài)下，△t時(shí)間內(nèi)通過(guò)小燈泡的電荷量為 q=I_L△t=$\frac{BL{v}_{0}△t}{4{R}_{0}}$，故B正確．
C、若將滑動(dòng)變阻器的滑片向b端移動(dòng)，變阻器接入電路的電阻將變小，回路的總電阻變小，通過(guò)導(dǎo)體棒的電流變大，導(dǎo)體棒兩端的電壓即路端電壓變小，小燈泡將變暗，故C正確．
D、導(dǎo)體棒向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)，在磁場(chǎng)中切割磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，相當(dāng)于電源．若將上極板豎直向上移動(dòng)稍許，電容器板間電壓不變，電場(chǎng)強(qiáng)度變小，油滴所受的電場(chǎng)力變小，則油滴所受的電場(chǎng)力小于重力，油滴將向下運(yùn)動(dòng)，電場(chǎng)力做負(fù)功，其電勢(shì)能增加．根據(jù)右手定則可知，平行板電容器上板電勢(shì)低于下板電勢(shì)，板間電場(chǎng)方向豎直向上，若將下極板接地，上極板向上移動(dòng)引起電場(chǎng)強(qiáng)度變小，P與下極板間的電勢(shì)差變小，而P點(diǎn)的電勢(shì)低于下極板的電勢(shì)，即小于零，所以P點(diǎn)的電勢(shì)升高，故D錯(cuò)誤；
故選：BC．

點(diǎn)評(píng) 本題是電磁感應(yīng)與電路、電容知識(shí)的綜合，關(guān)鍵要明確電路的結(jié)構(gòu)，知道導(dǎo)體棒是電源，其余部分是外電路，根據(jù)法拉第定律、歐姆定律等規(guī)律結(jié)合研究．