Question

5．如圖所示，兩足夠長(zhǎng)的光滑平行金屬板導(dǎo)軌放置在水平面內(nèi)，導(dǎo)軌間距為l，左端接電壓為U₀的電容器，帶電情況如圖所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直導(dǎo)軌面向下，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，導(dǎo)軌上有一金屬棒垂直導(dǎo)軌和磁場(chǎng)放置，可緊貼導(dǎo)軌自由滑動(dòng)．現(xiàn)給金屬棒一個(gè)向右的初速度v₀，則下圖中可能反映金屬棒的運(yùn)動(dòng)速度隨時(shí)間變化的是（　�。�

• A．
• B．
• C．
• D．

Answer 1

分析 根據(jù)初始時(shí)刻切割產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小與電容器兩端電壓的大小比較，判斷出感應(yīng)電流的方向，從而確定導(dǎo)體棒的安培力方向，確定導(dǎo)體棒做加速運(yùn)動(dòng)還是減速運(yùn)動(dòng)，根據(jù)安培力的變化判斷加速度的變化．

解答 解：金屬棒初始時(shí)刻產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E=BLv₀，
若U₀＞BLv₀，通過(guò)導(dǎo)體棒的電流方向向下，根據(jù)左手定則，所受的安培力向右，導(dǎo)體棒向右做加速運(yùn)動(dòng)，速度增大，導(dǎo)體棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)增大，與電容器電壓抵消后，導(dǎo)致電流減小，安培力減小，導(dǎo)體棒做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)U₀=BLv時(shí)，即$v=\frac{{U}_{0}}{BL}$時(shí)，沒(méi)有電流，做勻速直線運(yùn)動(dòng)．故D正確．
若U₀＜BLv₀，通過(guò)導(dǎo)體棒的電流方向向上，根據(jù)左手定則，所受的安培力向左，導(dǎo)體棒向右做減速運(yùn)動(dòng)，速度減小，導(dǎo)體棒產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)減小，與電容器電壓抵消后，導(dǎo)致電路減小，安培力減小，導(dǎo)體棒做加速度減小的減速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)U₀=BLv時(shí)，即$v=\frac{{U}_{0}}{BL}$時(shí)，沒(méi)有電流，做勻速直線運(yùn)動(dòng)．故B正確．
故選：BD．

點(diǎn)評(píng) 解決本題的關(guān)鍵會(huì)根據(jù)導(dǎo)體棒的受力分析其運(yùn)動(dòng)規(guī)律，通過(guò)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小和電容器電壓大小比較得出感應(yīng)電流方向是解決本題的關(guān)鍵．