题目内容

如图所示,足够长的导线框架abcd固定在竖直平面内,bc段的电阻为R,其它电阻均可忽略.ef是一电阻可忽略的水平放置的导体杆,质量为m,杆的两端分别与ab与cd保持良好接触,又能沿它们无摩擦下滑,整个装置放在方向与框面垂直的匀强磁场中,当ef从静止开始下滑,经过一段时间闭合电键K,则在闭合电键后(  )
分析:当ef从静止下滑一段时间后闭合K,ef将切割磁感线产生感应电流,受到竖直向上的安培力,若安培力大于2mg,则ef的加速度大小可能大于g.若安培力小于mg,则ef的加速度大小可能小于g.ef先做加速度减小的加速或减速运动,当加速度减至零时做匀速运动.ef的机械能减小转化为电能.根据平衡条件列式得到最大速度的表达式,再分析最大速度.
解答:解:A、当ef从静止下滑一段时间后闭合S,ef将切割磁感线产生感应电流,受到竖直向上的安培力,若安培力大于2mg,则由牛顿第二定律得知,ef的加速度大小可能大于g.故A正确.
B、若框架足够长,ef可能先做加速度减小的加速或减速运动,当加速度减至零时做匀速运动,也可能一直做匀速运动,故ef最终一定做匀速运动,此时ef速度最大,设最大速度为v,则有 mg=
B2L2v
R
,得v=
mgR
B2L2
,可见ef两次获得的最大速度与开关闭合的时刻无关.故B错误.
C、ef最终作匀速运动,电路消耗的功率P=mgv=
m2g2R
B2L2
,与电键闭合的时刻无关.故C错误.
D、根据能量守恒可知,ef的机械能减小转化为电能.故D正确.
故选AD
点评:本题考查分析导体棒运动情况的能力,而分析运动情况,必须分析其受力情况,关键抓住安培力大小与速度成正比,高度不同,安培力大小不同.
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