Question

10．如圖所示，足夠長(zhǎng)的導(dǎo)線框abcd固定在豎直平面內(nèi)，bc段電阻為R，其它電阻不計(jì)，ef是一電阻不計(jì)的水平放置的導(dǎo)體桿，質(zhì)量為m，桿的兩端分別與ab、cd良好接觸，又能沿框架無摩擦滑下，整個(gè)裝置放在與框面垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中．當(dāng)ef從靜止開始下滑，經(jīng)過一段時(shí)間后，閉合電鍵K，則在閉合電鍵K后（　　）

• A． ef加速度的數(shù)值有可能大于重力加速度
• B． 如果改變電鍵閉合時(shí)刻，ef先、后兩次獲得的最大速度一定不同
• C． 如果ef最終做勻速運(yùn)動(dòng)，這時(shí)電路消耗的電功率也因電鍵閉合時(shí)刻的不同而不同
• D． ef兩次下滑過程中，系統(tǒng)機(jī)械能的改變量等于電路消耗的電能與轉(zhuǎn)化的內(nèi)能之和

Answer 1

分析 當(dāng)ef從靜止下滑一段時(shí)間后閉合K，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(yùn)動(dòng)，當(dāng)加速度減至零時(shí)做勻速運(yùn)動(dòng)．ef的機(jī)械能減小轉(zhuǎn)化為電能．根據(jù)平衡條件列式得到最大速度的表達(dá)式，再分析最大速度

解答 解：A、當(dāng)ef從靜止下滑一段時(shí)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，則由牛頓第二定律得知，ef的加速度大小可能大于g．故A正確．
B、若框架足夠長(zhǎng)，ef可能先做加速度減小的加速或減速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)加速度減至零時(shí)做勻速運(yùn)動(dòng)，也可能一直做勻速運(yùn)動(dòng)，故ef最終一定做勻速運(yùn)動(dòng)，此時(shí)ef速度最大，設(shè)最大速度為v，則有 mg=$\frac{{B}^{2}{L}^{2}v}{R}$，得v=$\frac{mgR}{{B}^{2}{L}^{2}}$，可見ef兩次獲得的最大速度與開關(guān)閉合的時(shí)刻無關(guān)．故B錯(cuò)誤．
C、ef最終作勻速運(yùn)動(dòng)，電路消耗的功率P=mgv，與電鍵閉合的時(shí)刻無關(guān)．故C錯(cuò)誤．
D、根據(jù)能量守恒可知，ef的機(jī)械能減小轉(zhuǎn)化為電能，電能又轉(zhuǎn)化為內(nèi)能．系統(tǒng)機(jī)械能的改變量等于電路消耗的電能，故D錯(cuò)誤．
故選：A

點(diǎn)評(píng) 本題考查分析導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)情況的能力，而分析運(yùn)動(dòng)情況，必須分析其受力情況，關(guān)鍵抓住安培力大小與速度成正比，高度不同，安培力大小不同．