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ab、cd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的变化情况如图乙所示(取图中B的方向为正方向).而PQ始终保持静止.则下列关于PQ与框架间的摩擦力在时间0~t1内的变化情况的说法中,有可能正确的是( )A.一直不变
B.一直减小
C.先减小,后增大
D.先增大,后减小
【答案】分析:由图乙可知磁场均匀增大,根据法拉第电磁感应定律可知在线圈中产生恒定的感应电流,根据左手定则可知导体棒开始受到沿斜面向上逐渐减小的安培力,当B=0时,安培力为零,当磁场反向时,导体棒受到沿导轨向下的逐渐增大的安培力,分析清楚安培力的情况,然后对导体棒进行正确受力分析,即可正确判断摩擦力的变化情况.
解答:解:根据法拉第电磁感应定律可知在线圈中产生恒定的感应电流,开始导体棒PQ受到沿导轨向上的安培力,若开始安培力小于导体棒重力沿导轨向下的分力mgsinθ,则摩擦力为:f=mgsinθ-F安,随着安培力的减小,摩擦力f逐渐逐渐增大,当安培力反向时,f=mgsinθ+F安,安培力逐渐增大,故摩擦力也是逐渐增大;
若安培力大于mgsinθ,则安培力为:f=F安-mgsinθ,由于安培力逐渐减故,摩擦力逐渐减小,当F安=mgsinθ时,摩擦力为零并开始反向变为:f=mgsinθ-F安,随着安培力的变化将逐渐增大,故ABD错误,C正确.
故选C.
点评:正确分析清楚过程中安培力的变化是解题关键,本题也可用排除法,因为后来安培力沿导轨向下且逐渐增大,因此摩擦力最后一定逐渐增大,故只有C正确.
解答:解:根据法拉第电磁感应定律可知在线圈中产生恒定的感应电流,开始导体棒PQ受到沿导轨向上的安培力,若开始安培力小于导体棒重力沿导轨向下的分力mgsinθ,则摩擦力为:f=mgsinθ-F安,随着安培力的减小,摩擦力f逐渐逐渐增大,当安培力反向时,f=mgsinθ+F安,安培力逐渐增大,故摩擦力也是逐渐增大;
若安培力大于mgsinθ,则安培力为:f=F安-mgsinθ,由于安培力逐渐减故,摩擦力逐渐减小,当F安=mgsinθ时,摩擦力为零并开始反向变为:f=mgsinθ-F安,随着安培力的变化将逐渐增大,故ABD错误,C正确.
故选C.
点评:正确分析清楚过程中安培力的变化是解题关键,本题也可用排除法,因为后来安培力沿导轨向下且逐渐增大,因此摩擦力最后一定逐渐增大,故只有C正确.
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