Question

18．如圖甲所示，光滑平行導(dǎo)軌固定在傾角為θ的斜面上，在區(qū)域I內(nèi)有磁感應(yīng)強(qiáng)度恒為B且方向垂直于斜面的勻強(qiáng)磁場，在區(qū)域II內(nèi)有垂直于斜面向下的勻強(qiáng)磁場，其磁感應(yīng)強(qiáng)度B_t的大小隨時間t變化的規(guī)律如圖乙所示．t=0時刻在軌道上端的金屬細(xì)棒ab從如圖位置由靜止開始沿導(dǎo)軌下滑，同時下端的另一金屬細(xì)棒cd在位于區(qū)域I內(nèi)的導(dǎo)軌上也由靜止釋放，在ab棒運(yùn)動到區(qū)域II的下邊界EF之前，cd棒始終靜止不動，又知在t=t₁時刻ab棒恰好進(jìn)入?yún)^(qū)域II，兩棒均與導(dǎo)軌接觸良好．則可以判斷出（　　）

• A． 通過cd棒電流的方向是“c→d”
• B． 區(qū)域I內(nèi)磁場的方向是垂直于斜面向上
• C． 在ab棒從開始下滑至EF的過程中，ab棒減少的機(jī)械能等于回路中產(chǎn)生的內(nèi)能
• D． 金屬細(xì)棒ab與cd的質(zhì)量相等

Answer 1

分析 根據(jù)楞次定律判斷cd棒的電流方向；由左手定則判斷區(qū)域Ⅰ內(nèi)磁場方向；根據(jù)金屬棒進(jìn)入磁場前后的能量轉(zhuǎn)化分析C；根據(jù)金屬棒cd的受力情況及金屬棒ab進(jìn)入磁場后的運(yùn)動情況和受力情況分析金屬細(xì)棒ab與cd的質(zhì)量

解答 解：A、根據(jù)楞次定律，在0～${t}_{1}^{\;}$時間內(nèi)，磁通量減小，感應(yīng)電流磁場方向與原磁場方向相同，由安培定則知感應(yīng)電流為順時針方向，通過cd棒的電流方向“d→c”，${t}_{1}^{\;}$時刻后，根據(jù)右手定則知ab棒中的電流方向?yàn)椤癮→b”，流過cd棒的電流方向“d→c”，故A錯誤；
B、根據(jù)題意知，cd棒始終靜止，即cd棒所受的安培力和和重力的分力平衡，安培力方向沿斜面向上，由左手定則知區(qū)域Ⅰ內(nèi)磁場的方向是垂直于斜面向上，故B正確；
C、${t}_{1}^{\;}$時刻之前，ab棒未進(jìn)入磁場，ab棒只有重力做功，機(jī)械能守恒，但此過程磁場變化，回路中有感應(yīng)電流產(chǎn)生，有內(nèi)能產(chǎn)生；${t}_{1}^{\;}$時刻后，ab棒進(jìn)入磁場，ab棒機(jī)械能減少，回路中有內(nèi)能產(chǎn)生，第二個過程中，減少的機(jī)械能等于第二個過程回路產(chǎn)生的內(nèi)能，所以在ab棒從開始下滑至EF的過程中，ab棒減少的機(jī)械能小于回路中產(chǎn)生的內(nèi)能，故C錯誤；
D、對金屬棒cd始終靜止，${F}_{安}^{\;}={m}_{cd}^{\;}gsinθ$=BIL，電流不變，ab進(jìn)入磁場前后感應(yīng)電動勢是相等的，ab棒進(jìn)入磁場后做勻速運(yùn)動，${F}_{安}^{\;}={m}_{ab}^{\;}gsinθ$=BIL，所以金屬細(xì)棒ab和cd的質(zhì)量相等，故D正確；
故選：BD

點(diǎn)評 解決本題的關(guān)鍵是挖掘隱含的條件，抓住ab棒進(jìn)入磁場前后感應(yīng)電動勢相等是關(guān)鍵，同時正確分析電路中的電流以及安培力的變化情況，運(yùn)用力學(xué)和電磁感應(yīng)的規(guī)律結(jié)合求解．