Question

18．如图所示，水平面内有一平行金属导轨，导轨光滑且电阻不计．匀强磁场与导轨平面垂直．阻值为R的导体棒垂直于导轨静止放置，且与导轨接触．T=0时，将开关S由1掷到2．q、i、v和a分别表示电容器所带的电荷量、棒中的电流、棒的速度和加速度．下列图象正确的是（　　）

• A．
• B．
• C．
• D．

Answer 1

分析 知道电容器放电后会在电路中产生电流．
导体棒通有电流后会受到安培力的作用，会产生加速度而加速运动．
导体棒切割磁感线，速度增大，感应电动势增大，则电流减小，安培力减小，加速度减小．

解答 解：开关S由1掷到2，电容器放电后会在电路中产生电流．
导体棒通有电流后会受到安培力的作用，会产生加速度而加速运动．
导体棒切割磁感线，速度增大，感应电动势E=Blv，即增大，
则实际电流减小，安培力F=BIL，即减小，加速度a=$\frac{F}{m}$，即减小．
因导轨光滑，所以在有电流通过棒的过程中，棒是一直加速运动（变加速）．
由于通过棒的电流是按指数递减的，那么棒受到的安培力也是按指数递减的，由牛顿第二定律知，它的加速度是按指数递减的，故D正确．
由于电容器放电产生电流使得导体棒受安培力运动，而导体棒运动产生感应电动势会给电容器充电．当充电和放电达到一种平衡时，导体棒做匀速运动．C正确；
当棒匀速运动后，棒因切割磁感线有电动势，所以电容器两端的电压能稳定在某个不为0的数值，即电容器的电量应稳定在某个不为0的数值（不会减少到0），故A错误．这时电容器的电压等于棒的电动势数值，棒中无电流．故B错误；
故选：CD．

点评 本题考查电容器放电及电磁感应和安培力及加速度、速度等．
电容器的充电和放电是与两极板间的电势差有关的．