题目内容

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从静止下滑一段时间后闭合S,则S闭合后( )

A.ef的加速度大小可能大于g
B.ef的加速度大小一定小于g
C.ef最终速度随S闭合时刻的不同而不同
D.ef的机械能与回路内产生的电能之和保持不变
【答案】分析: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.
解答:解:A、B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.若安培力小于mg,则ef的加速度大小可能小于g.故A正确,B错误.
C、棒达到稳定速度时一定做匀速运动,由mg=,则得 v=,可见稳定时速度v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正确;
故选AD
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.
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