Question

【题目】对以下两位同学的结论做出评价，并分析说明理由。

（1）如图（1）所示，足够长平行光滑轨道放置在水平面上，处于磁感应强度为B的匀强磁场中。左侧接额定功率为P的灯泡。一质量为m、电阻为r的金属棒静置于导轨上，导轨电阻不计。现用一恒力F沿轨道方向拉金属棒，最终灯泡刚好正常发光，说明整个运动过程中导体棒的速度变化和能量转换关系。

甲同学：①由于恒力F作用，导体棒先做匀加速运动，后做匀速运动；

②F做功转换为灯的电能。

（2）如图（2）所示，两端封闭的竖直玻璃管用水银柱隔开空气柱A和B，初始温度相同，若使A、B同时升高相同的温度，水银柱将如何移动？稳定后A、B压强变化量大小关系如何？

乙同学：①设两段空气柱体积不变，由查理定律推出Δp= p，当T、ΔT相同时，由pB＞pA，得ΔpB＞ΔpA，所以水银柱向上移动；

②升温前后B的压强变化量比A大。

Answer 1

【答案】(1)甲同学错误①导体棒先做加速度减小的加速运动，后做匀速运动；②F做的功转化为灯的电能及金属棒的电能和动能；(2) 乙同学错误①水银柱向上移动；②B的压强变化量和A相等

【解析】

解：(1)甲同学错误；

①导体棒在恒力F和安培力作用下，初始安培力力小于恒力F，合外力向右，加速运动，安培力增大，合外力减少，所以导体棒做加速度减小的加速运动；由于导轨足够长，最终灯泡恰好正常发光，即电流恒定、安培力恒定，此时安培力和恒力F相等，加速度为零，做匀速直线运动，所以导体棒先做加速度减小的加速运动，后做匀速运动；

②根据能量守恒可知F做的功转化为灯的电能及金属棒的电能和动能。

(2)乙同学错误；

①先假设体积不变，由查理定律则有，当相同时，由，则有，所以水银柱向上移动；

②原来有， 稳定后有 ，则有，升温前后B的压强变化量和A相等。