Question

如圖所示，ab、cd是固定在豎直平面內(nèi)的足夠長(zhǎng)的金屬框架，bc段接有一阻值為R的電阻，其余電阻不計(jì)，ef是一條不計(jì)電阻的金屬桿，桿兩端與ab和cd接觸良好且能無摩擦下滑（不計(jì)空氣阻力），下滑時(shí)ef始終處于水平位置，整個(gè)裝置處于方向垂直框面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，ef從靜止下滑，經(jīng)過一段時(shí)間后閉合開關(guān)S，則在閉合開關(guān)S后（　　）

• A、ef的加速度大小不可能大于g
• B、無論何時(shí)閉合開關(guān)S，ef最終勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)速度都相同
• C、無論何時(shí)閉合開關(guān)S，ef最終勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)電流的功率都相同
• D、ef勻速下滑時(shí)，減少的機(jī)械能大于電路消耗的電能

Answer 1

分析：分析閉合開關(guān)S后ef棒的運(yùn)動(dòng)情況：閉合開關(guān)S后桿切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流，豎直方向受到安培力和重力兩個(gè)作用，若重力大于安培力，導(dǎo)體桿先做加速度減小的變加速運(yùn)動(dòng)后做勻速運(yùn)動(dòng)；若重力等于安培力，導(dǎo)體桿做勻速運(yùn)動(dòng)；若重力小于安培力，導(dǎo)體桿先做加速度減小的變減速運(yùn)動(dòng)后做勻速運(yùn)動(dòng)；根據(jù)牛頓第二定律可分析桿的加速度與g的關(guān)系．最終ef做勻速運(yùn)動(dòng)，根據(jù)平衡條件得到速度的表達(dá)式，進(jìn)行分析．ef最終勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，重力的功率等于電功率．重力勢(shì)能的減小量等于電路產(chǎn)生的電能．

解答：解：
A、閉合開關(guān)S后，ef切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流，ef所受的安培力方向向上．若ef所受的安培力大于重力的2倍，由牛頓第二定律得知，加速度大于g．故A錯(cuò)誤．
B、無論什么時(shí)刻閉合S，ef最終都做勻速運(yùn)動(dòng)，設(shè)最終的速度大小為v，則有：
  mg=

B2L2v

R

，得v=

mgR

B2L2

，由于m、R、B、L都相同，則v一定相同．故B正確．
C、ef最終勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，設(shè)電流的功率為P，則：
  P=mgv=

m2g2R

B2L2

，可見，電流的功率P是相同的．故C正確．
D、ef勻速下滑時(shí)，根據(jù)能量守恒定律得知，ef減少的機(jī)械能等于電路消耗的電能．故D錯(cuò)誤．
故選：BC

點(diǎn)評(píng)：本題首先要對(duì)開關(guān)閉合后ef可能的運(yùn)動(dòng)情況分析要清楚，其次從力平衡和能量守恒的角度分析，得到穩(wěn)定時(shí)ef的速度、電功率等表達(dá)式，再進(jìn)行判斷．