Question

5．如圖，bc間電阻為R，其他電阻均可忽略，ef是一電阻不計的水平放置的導(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，整個裝置放在與框架垂直的勻強磁場中，當(dāng)ef從靜止下滑經(jīng)一段時間后閉合S，則（　　）

• A． S閉合后ef可能立即做勻速運動
• B． ef最終速度隨S閉合時刻的不同而不同
• C． S閉合后一段時間內(nèi)ef可能做加速運動
• D． ef的機械能與回路內(nèi)產(chǎn)生的電能之和一定不變

Answer 1

分析 當(dāng)ef從靜止下滑一段時間后閉合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ef的加速度大小可能大于g．若安培力小于mg，則ef的加速度大小可能小于g．ef先做加速度減小的加速或減速運動，當(dāng)加速度減至零時做勻速運動．ef的機械能減小轉(zhuǎn)化為電能．

解答 解：A、當(dāng)ef從靜止下滑一段時間后閉合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做減速運動，若安培力小于mg，則ef加速度向下，物體做加速運動；若安培力等于mg，則ef加速度為零，ef做勻速直線運動，故AC正確；
B、閉合S，經(jīng)過一段時間后，ef棒達到穩(wěn)定速度時一定做勻速運動，由平衡條件得：mg=BIL=$\frac{{B}^{2}{L}^{2}v}{R}$，則得：v=$\frac{mgR}{{B}^{2}{L}^{2}}$，可見穩(wěn)定時速度v是定值，與開關(guān)閉合的先后無關(guān)，故B錯誤；
D、在整個過程中，只有重力與安培力做功，因此棒的機械能與電路中產(chǎn)生的電能是守恒的，故ef的機械能與回路內(nèi)產(chǎn)生的電能之和一定不變，故D正確．
故選：ACD．

點評 本題是電磁感應(yīng)與力學(xué)知識的綜合，其橋梁是安培力，這類問題往往安培力的分析和計算是關(guān)鍵，同時注意明確安培力做功將機械能轉(zhuǎn)化為電能，明確能量轉(zhuǎn)化規(guī)律．