Question

15．如图所示，两根电阻不计的光滑金属导轨竖直放置，导轨上端接有电阻R，水平条形区域I和Ⅱ内有相同的方向垂直轨道平面向里的匀强磁场，I和Ⅱ之间无磁场．一电阻不计的导体棒，两端与导轨保持良好接触．现将导体棒由区域I上边界H处静止释放，并穿过两磁场区域，图中能定性描述该过程导体棒速度与时间关系的图象可能是（　　）

• A．
• B．
• C．
• D．

Answer 1

分析 金属棒先做自由落体运动，进入磁场区域I后，结合重力和安培力的大小关系判断出在磁场区域I内可能的运动规律，离开磁场区域I后做匀加速直线运动．

解答 解：导体棒由区域I上边界H处静止释放，先做自由落体运动，进入磁场区域I，可能重力与安培力大小相等，做匀速直线运动，离开磁场区域I，做匀加速直线运动，然后进入磁场区域Ⅱ，由于速度变大，安培力一定大于重力，a=$\frac{\frac{{B}^{2}{l}^{2}v}{R}-mg}{m}$，做变减速运动，加速度逐渐减小，故A正确．
导体棒由区域I上边界H处静止释放，先做自由落体运动，进入磁场区域I，可能重力大于安培力，a=$\frac{mg-\frac{{B}^{2}{l}^{2}v}{R}}{m}$，做加速度减小的变加速运动，离开磁场区域I，做匀加速直线运动，故B错误．
导体棒由区域I上边界H处静止释放，先做自由落体运动，进入磁场区域I，可能重力小于安培力，做加速度减小的变减速运动，离开磁场区域I，做匀加速直线运动，再离开磁场区域Ⅱ，可能做加速度减小的变减速运动．故C错误，D正确．
故选：AD．

点评 对于电磁感应中动态分析问题，关键要抓住安培力与速度的关系进行分析，知道速度减小，安培力即减小，再进一步分析加速度的变化，即可进行解答．