Question

6．如圖所示，有兩根豎直放置，間距為l、足夠長(zhǎng)的平行導(dǎo)軌ab、cd，導(dǎo)軌上放有質(zhì)量為m的金屬棒MN，棒與導(dǎo)軌接觸良好，它們間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，金屬棒MN通以圖示方向的恒定電流I，某時(shí)刻由靜止釋放，下落距離h后進(jìn)入一方向豎直向下、磁感應(yīng)強(qiáng)度大小與位移成正比的磁場(chǎng)，即B=kx（x為在磁場(chǎng)中下落的位移），其中k為恒量，若棒在運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中始終保持水平，則（　�。�

• A． 金屬棒進(jìn)入磁場(chǎng)后先加速運(yùn)動(dòng)，后做勻速運(yùn)動(dòng)
• B． 金屬棒在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的距離為x=$\frac{mg}{μkIl}$時(shí)速度達(dá)到最大
• C． 金屬棒在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所受摩擦力的最大值一定小于金屬棒的重力
• D． 金屬棒在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)安培力不做功

Answer 1

分析 A、棒進(jìn)入磁場(chǎng)后受到安培力作用，因磁場(chǎng)的變化，導(dǎo)致棒的壓力變化，則摩擦力變化，從而可判定棒的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)；
B、當(dāng)棒受到的摩擦力等于重力時(shí)，則棒達(dá)到最大速度，依據(jù)平衡條件，結(jié)合安培力公式，即可求解；
C、棒受到摩擦力小于或等于棒的重力；
D、依據(jù)安培力與速度方向的關(guān)系，從而判定是否做功．

解答 解：A、棒進(jìn)入磁場(chǎng)后受到安培力作用，依據(jù)左手定則可知，安培力出現(xiàn)，使棒對(duì)導(dǎo)軌的壓力增大，則使受到的摩擦力增大，從而出現(xiàn)加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)，因磁場(chǎng)隨著下落的高度在增大，則磁場(chǎng)繼續(xù)增加，導(dǎo)致安培力與摩擦力均增大，那么棒會(huì)做減速運(yùn)動(dòng)，故A錯(cuò)誤；
B、當(dāng)棒受到摩擦力等于重力時(shí)，即f=mg，而f=μN(yùn)，且N=BIL，B=kx，解得：x=$\frac{mg}{μkIl}$，故B正確；
C、棒在下落過(guò)程中，因磁場(chǎng)的增加，導(dǎo)致摩擦力增大，最終棒會(huì)做勻速直線運(yùn)動(dòng)，所受摩擦力的最大值一定等于金屬棒的重力，故C錯(cuò)誤；
D、棒在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)安培力方向與速度方向垂直，因此安培力不做功，故D正確；
故選：BD．

點(diǎn)評(píng) 考查安培力的方向與大小內(nèi)容，掌握左手定則的應(yīng)用，注意與右手定則的區(qū)別，同時(shí)理解安培力的大小如何變化，是確定棒的合力的關(guān)鍵．