题目内容

7.如图,在竖直向下的匀强磁场中有两根竖直放置的平行粗糙导轨M、N,导轨上置有一金属棒PQ与两导轨接触良好.现给PQ棒通以图示方向的电流,且电流强度与时间成正比,即I=kt,其中k为常量.若PQ棒由静止释放并向下运动,则下列关于金属棒的运动说法中正确的是(  )
A.金属棒下降过程中所受摩擦力一直在增大
B.金属棒所受支持力等于其所受安培力,其大小FN=BLkt
C.金属棒下降过程中加速度一直在增大
D.金属棒最后做匀速运动

分析 通过通电导线处于磁场中,受到安培力,由左手定则来确定安培力的方向,并得出安培力的大小,再根据牛顿第二定律来运动与力综合分析,从而即可求解.

解答 解:A、金属棒在下滑过程中,受到重力、支持力、摩擦力、安培力的作用,如图所示

水平方向${F}_{N}^{\;}={F}_{A}^{\;}=BIL=BLkt$,刚开始金属棒与导轨间是滑动摩擦力,$f=μ{F}_{N}^{\;}=μBLkt$,随着时间的推移,滑动摩擦力一直在增大,刚开始mg>f向下做加速运动,后来mg<f向下做减速运动,最终静止,最终静止时摩擦力等于重力,所以金属棒下降过程中所受摩擦力一直在增大,故A正确;
B、水平方向受力平衡${F}_{N}^{\;}={F}_{A}^{\;}=BIL=BLkt$,故B正确;
C、金属棒下滑过程中,刚开始mg>f,根据牛顿第二定律$mg-f=m{a}_{1}^{\;}$,即$mg-μBLkt=m{a}_{1}^{\;}$,加速度减小的加速运动;当mg=f时,${a}_{2}^{\;}=0$;之后mg<f,$μBLkt-mg=m{a}_{3}^{\;}$,加速度增加的减速运动,最终静止加速度等于0,故C错误;
D、由A选项分析知,金属棒最后静止,故D错误;
故选:AB

点评 考查安培力的方向与大小,同时利用棒受力分析来确定运动与力的情况,并借助于牛顿第二定律来解题,知道棒开始受到的是滑动摩擦力最终静止时转变为静摩擦力.

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