Question

如圖所示，在水平桌面上放置的足夠長(zhǎng)的平行金屬導(dǎo)軌間串聯(lián)了一個(gè)電容為C、充電后電荷量為Q₀的電容器，兩導(dǎo)軌間的距離為L(zhǎng)；現(xiàn)將一質(zhì)量為m的裸導(dǎo)體棒ab放在導(dǎo)軌上，方向與導(dǎo)軌垂直，整個(gè)裝置處在豎直方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B；當(dāng)閉合開(kāi)關(guān)S后，導(dǎo)體棒ab將向右運(yùn)動(dòng)．若導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌接觸良好，忽略一切摩擦，則關(guān)于磁場(chǎng)方向以及閉合開(kāi)關(guān)S后發(fā)生的現(xiàn)象，下列說(shuō)法正確的是（　　）

A．磁場(chǎng)方向豎直向上

B．電容器的電荷量將逐漸減少，直到不帶電

C．導(dǎo)體棒ab先做勻加速運(yùn)動(dòng)，然后做勻減速運(yùn)動(dòng)，直到靜止不動(dòng)

D．導(dǎo)體棒ab先做變加速運(yùn)動(dòng)，然后做勻速運(yùn)動(dòng)

Answer 1

分析：開(kāi)關(guān)閉合后，電容器將形成由a到b的放電電流，根據(jù)導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)方向，由左手定則可以判斷磁場(chǎng)方向；
導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)時(shí)將形成與原電流相反的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，同時(shí)電容器兩端電壓降低，導(dǎo)體棒兩端電壓升高，當(dāng)二者相等時(shí)，導(dǎo)體棒勻速運(yùn)動(dòng)，把導(dǎo)體棒的運(yùn)動(dòng)過(guò)程分析清楚就能正確解答該題．

解答：解：A、開(kāi)關(guān)閉合后，電容器將形成由a到b的放電電流，導(dǎo)體棒ab向右運(yùn)動(dòng)，所受的安培力方向向右．根據(jù)左手定則判斷可知磁場(chǎng)方向豎直向下，故A錯(cuò)誤．
BCD、在導(dǎo)體棒向右運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，由于切割磁感線(xiàn)也將產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，該電動(dòng)勢(shì)方向和電容器電壓相反，故電路中電流是變化的，當(dāng)導(dǎo)體棒的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電容器電壓相等時(shí)，電路中電流為零，導(dǎo)體棒ab不再受安培力作用，而做勻速運(yùn)動(dòng)，故導(dǎo)體棒ab先做加速度逐漸減小的加速運(yùn)動(dòng)，最后勻速運(yùn)動(dòng)．
由于最終導(dǎo)體棒做勻速運(yùn)動(dòng)，電容器的電壓等于此時(shí)棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，所以電容器的電荷量先逐漸減少，后不變，但不為零．故B、C錯(cuò)誤，D正確．
故選：D．

點(diǎn)評(píng)：在判斷電容器放電量的時(shí)候，要注導(dǎo)體棒也在切割磁感線(xiàn)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，這是本題的易錯(cuò)點(diǎn)．