题目内容

光滑平行金属导轨M、N水平放置,导轨上放置着一根与导轨垂直的导体棒PQ。导轨左端与由电容为C的电容器、单刀双掷开关和电动势为E的电源组成的电路相连接,如图13所示。在导轨所在的空间存在方向垂直于导轨平面的匀强磁场(图中未画出)。先将开关接在位置a,使电容器充电并达到稳定后,再将开关拨到位置b。导体棒将会在磁场的作用下开始向右运动,设导轨足够长。则以下说法中正确的是                        (     )
A.空间存在的磁场方向竖直向下
B.导体棒向右做匀加速运动
C.当导体棒向右运动的速度达到最大时,电容器的电荷量为零
D.导体棒运动的过程中,通过导体棒的电荷量Q<CE
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分析:开关接到b时,电容器将形成由P到Q的放电电流,根据导体棒运动方向,由左手定则可以判断磁场方向;导体棒运动时将形成与原电流相反的感应电流,同时电容器两端电压降低,导体棒两端电压升高,当二者相等时,导体棒匀速运动,把导体棒的运动过程分析清楚就能正确解答该题.
解答:解:A、电容器充电完毕后,开关打在b处时,处于放电状态,有流过导体棒从P到Q的电流,在安培力作用下导体棒向右运动,根据左手定则,此空间存在竖直向下的磁场,故A正确;
B、在导体棒运动过程中,由于切割磁感线也将产生电动势,该电动势方向和电容器电压相反,故电路中电流是变化的,当导体棒的感应电动势和电容器电压相等时,导体棒匀速运动,故导体棒先做加速度逐渐减小的加速运动,最后匀速运动,故B错误;
C、导体棒切割磁感线,产生感应电动势,感应电动势使得电容器两个极板之间有电势差,仍带有一定的电荷量,故C错误;
D、电容器的总带电量为Q=CE,电容器在导体棒运动过程中仍带有一定的电荷量,所以通过导体棒的电荷量Q<CE,故D正确.
故选AD.
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