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精英家教网如图所示,磁感应强度的方向垂直于轨道平面倾斜向下,当磁场从零均匀增大时,金属杆ab始终处于静止状态,则金属杆受到的静摩擦力将(  )
A、逐渐增大B、逐渐减小C、先逐渐增大,后逐渐减小D、先逐渐减小,后逐渐增大
分析:金属杆ab始终处于静止状态,穿过回路的磁通量均匀增大,产生的感应电动势和感应电流恒定不变,根据安培力与重力沿斜面向下的分力的大小关系,由平衡条件判断摩擦力如何变化.
解答:解:由题意,磁场从零均匀增大时,金属杆ab始终处于静止状态,穿过回路的磁通量均匀增大,根据法拉第电磁感应定律E=
△Φ
△t
得知,回路中产生的感应电动势恒定不变,则感应电流也恒定不变.根据楞次定律判断可知,金属杆所受的安培力沿斜面向上.
开始阶段,安培力小于重力沿斜面向下的分力,金属杆所受的摩擦力沿斜面向上,由平衡条件得:BIL+f=mgsinθ,B增大,f减小;
当安培力等于重力沿斜面向下的分力,金属杆不受摩擦力;
当安培力大于重力沿斜面向下的分力,金属杆所受的摩擦力沿斜面向下,由平衡条件得:BIL=mgsinθ+f,B增大,f增大;
所以金属杆受到的静摩擦力将先逐渐减小,后逐渐增大,故D正确.
故选:D
点评:本题是动态平衡问题,关键要知道回路中产生的感应电流是恒定不变的,运用平衡条件进行分析.
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