Question

15．如图所示，两平行光滑金属导轨竖直固定，边界水平的匀强磁场高度为h，方向垂直于导轨平面，两相同的导体棒a、b中点用长为h的绝缘轻杆相接，形成“工”字型框架，框架置于磁场上方，b棒距磁场上边界的高度为h，两棒与导轨接触良好．保持a、b棒水平，由静止释放框架，b棒刚进入磁场即做匀速运动，不计导轨电阻．则在框架下落过程中，b棒所受轻杆的作用力F及b棒的机械能E随下落的高度h变化的关系图象，可能正确的是（　　）

• A．
• B．
• C．
• D．

Answer 1

分析 框架在进入磁场前做自由落体运动，轻杆对b作用力为零，b进入磁场后，框做匀速运动，受力平衡．分析棒的运动过程，根据棒的受力情况、棒的运动性质分析F的变化．根据动能和重力势能的变化，分析机械能的变化．

解答 解：A、框架在进入磁场前做自由落体运动，加速度为g，则轻杆对b作用力F为零．b进入磁场后，框做匀速运动，a处于平衡状态，杆对a的作用力F_a=mg，方向向上，则杆对b的作用力大小F_b=mg，方向向下．当框架下落2h，a棒进入磁场后，a受到轻杆的作用力大小等于重力，方向向下，则杆对b的作用力大小F_b=mg，方向向上．故A错误，B正确；
CD、框架进入磁场前做自由落体运动，机械能守恒，机械能不变，线框进入磁场后做匀速直线运动，动能不变，重力势能减小，机械能减少，故C错误，D正确；
故选：BD．

点评 本题关键要正确要灵活选择研究对象，正确判断a的受力情况与机械能变化情况，分析清楚框架的运动情况即可正确解题．