题目内容

10.如图所示,电阻为R,其他电阻均可忽略,ef是一电阻不计的水平放置的导体棒,质量为m,棒的两端分别与ab、cd保持良好的接触,又能沿框架无摩擦下滑,整个装置放在与框架垂直的匀强磁场中,当ef从静止下滑经一段时间后闭合S,则S闭合后(  )
A.ef的加速度可能大于g
B.ef的加速度一定小于g
C.ef最终速度随S闭合时刻的不同而不变
D.ef的机械能与回路内产生的电能之和一定增大

分析 棒沿框架无摩擦下滑,先做自由落体运动,当闭合开关时,由于棒切割磁感线产生感应电动势,出现感应电流,导致棒受到安培力,根据安培力公式大小,可判定棒的合力,从而确定加速度大小与方向;当棒达到受力平衡时,处于最大速度.在整个过程中,只有重力与安培力做功,因此棒的机械能与电路中产生的电能是守恒的.

解答 解:A、当闭合开关时,棒切割磁感线产生感应电流,对应的安培力若大于重力,则棒加速度方向向上,大小可能大于g,也可能小于g,故A正确,B错误;
C、当闭合开关时,棒切割磁感线产生感应电流,对应的安培力若大于重力,则棒加速度方向向上,因此棒做减速,导致安培力也减小,从而使加速度也减小,所以直到棒做匀速运动.当安培力小于重力,则棒继续加速,直到匀速直线运动为止.因此棒达到稳定速度与开关闭合的先后无关.故C错误;
D、在整个过程中,只有重力与安培力做功,因此棒的机械能与电路中产生的电能是守恒的.故D错误;
故选:A

点评 本题是电磁感应与力学知识的综合,其桥梁是安培力,这类问题往往安培力的分析和计算是关键,注意当安培力与重力平衡时导体棒匀速运动,同时明确能量转化规律,知道导体棒克服安培力所做的功等于电能的增加量.

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