Question

【題目】對以下兩位同學(xué)的結(jié)論做出評價，并分析說明理由。

（1）如圖（1）所示，足夠長平行光滑軌道放置在水平面上，處于磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中。左側(cè)接額定功率為P的燈泡。一質(zhì)量為m、電阻為r的金屬棒靜置于導(dǎo)軌上，導(dǎo)軌電阻不計。現(xiàn)用一恒力F沿軌道方向拉金屬棒，最終燈泡剛好正常發(fā)光，說明整個運動過程中導(dǎo)體棒的速度變化和能量轉(zhuǎn)換關(guān)系。

甲同學(xué)：①由于恒力F作用，導(dǎo)體棒先做勻加速運動，后做勻速運動；

②F做功轉(zhuǎn)換為燈的電能。

（2）如圖（2）所示，兩端封閉的豎直玻璃管用水銀柱隔開空氣柱A和B，初始溫度相同，若使A、B同時升高相同的溫度，水銀柱將如何移動？穩(wěn)定后A、B壓強變化量大小關(guān)系如何？

乙同學(xué)：①設(shè)兩段空氣柱體積不變，由查理定律推出Δp= p，當(dāng)T、ΔT相同時，由pB＞pA，得ΔpB＞ΔpA，所以水銀柱向上移動；

②升溫前后B的壓強變化量比A大。

Answer 1

【答案】(1)甲同學(xué)錯誤①導(dǎo)體棒先做加速度減小的加速運動，后做勻速運動；②F做的功轉(zhuǎn)化為燈的電能及金屬棒的電能和動能；(2) 乙同學(xué)錯誤①水銀柱向上移動；②B的壓強變化量和A相等

【解析】

解：(1)甲同學(xué)錯誤；

①導(dǎo)體棒在恒力F和安培力作用下，初始安培力力小于恒力F，合外力向右，加速運動，安培力增大，合外力減少，所以導(dǎo)體棒做加速度減小的加速運動；由于導(dǎo)軌足夠長，最終燈泡恰好正常發(fā)光，即電流恒定、安培力恒定，此時安培力和恒力F相等，加速度為零，做勻速直線運動，所以導(dǎo)體棒先做加速度減小的加速運動，后做勻速運動；

②根據(jù)能量守恒可知F做的功轉(zhuǎn)化為燈的電能及金屬棒的電能和動能。

(2)乙同學(xué)錯誤；

①先假設(shè)體積不變，由查理定律則有，當(dāng)相同時，由，則有，所以水銀柱向上移動；

②原來有， 穩(wěn)定后有 ，則有，升溫前后B的壓強變化量和A相等。