题目内容

如图甲所示,abcd为导体做成的框架,其平面与水平面成θ角.质量为m的导体棒PQ与ad、bc接触良好,回路的总电阻为R.整个装置放在垂直于框架平面的变化磁场中,磁场的磁感应强度B随时间t变化情况如图乙所示(设图甲中B的方向为正方向).若PQ始终静止,关于PQ与框架间的摩擦力在 0~t1时间内的变化情况,有如下判断
①一直增大     
②一直减小
③先减小后增大 
④先增大后减小
以上对摩擦力变化情况的判断可能的是(  )
分析:由图看出,磁感应强度均匀减小,穿过PQcb回路的磁通量均匀减小,回路中产生恒定电流,根据安培力公式分析安培力大小的变化情况,由左手定则判断安培力方向,由平衡条件分析棒PQ受到的静摩擦力的大小变化情况.
解答:解:由图看出,磁感应强度均匀减小,穿过PQcb回路的磁通量均匀减小,回路中产生恒定电流,根据楞次定律得知,导体棒PQ所受安培力方向沿斜面向上.由F=BIL可知,B减小,PQ所受安培力大小FA减小.
①、②若PQ开始时不受静摩擦力,FA减小时,静摩擦力方向沿斜面向上,根据平衡条件得:mgsinθ=FA+f,FA减小,f一直增大;若PQ原来所受的静摩擦力方向沿斜面向上时,根据平衡条件得:mgsinθ=FA+f,FA减小,f一直增大;故①正确,②错误.
③、④若PQ开始时所受的静摩擦力方向沿斜面向下时,根据平衡条件得:mgsinθ+f=FA,FA减小,f先减小;当重力的沿斜面向下的分力mgsinθ>FA时,静摩擦力沿斜面向上时,根据平衡条件得:mgsinθ=FA+f,FA减小,f开始增大,所以摩擦力可能先减小后增大;故③正确,④错误.
故选:B.
点评:本题是楞次定律、安培力和力平衡等知识的综合应用,直接由楞次定律判断安培力的方向,也可以由楞次定律、左手定则结合判断安培力方向.
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