Question

5．如图所示，两足够长的光滑平行金属板导轨放置在水平面内，导轨间距为l，左端接电压为U₀的电容器，带电情况如图所示，匀强磁场垂直导轨面向下，磁感应强度大小为B，导轨上有一金属棒垂直导轨和磁场放置，可紧贴导轨自由滑动．现给金属棒一个向右的初速度v₀，则下图中可能反映金属棒的运动速度随时间变化的是（　　）

• A．
• B．
• C．
• D．

Answer 1

分析 根据初始时刻切割产生的感应电动势大小与电容器两端电压的大小比较，判断出感应电流的方向，从而确定导体棒的安培力方向，确定导体棒做加速运动还是减速运动，根据安培力的变化判断加速度的变化．

解答 解：金属棒初始时刻产生的感应电动势E=BLv₀，
若U₀＞BLv₀，通过导体棒的电流方向向下，根据左手定则，所受的安培力向右，导体棒向右做加速运动，速度增大，导体棒产生的感应电动势增大，与电容器电压抵消后，导致电流减小，安培力减小，导体棒做加速度减小的加速运动，当U₀=BLv时，即$v=\frac{{U}_{0}}{BL}$时，没有电流，做匀速直线运动．故D正确．
若U₀＜BLv₀，通过导体棒的电流方向向上，根据左手定则，所受的安培力向左，导体棒向右做减速运动，速度减小，导体棒产生的感应电动势减小，与电容器电压抵消后，导致电路减小，安培力减小，导体棒做加速度减小的减速运动，当U₀=BLv时，即$v=\frac{{U}_{0}}{BL}$时，没有电流，做匀速直线运动．故B正确．
故选：BD．

点评 解决本题的关键会根据导体棒的受力分析其运动规律，通过感应电动势大小和电容器电压大小比较得出感应电流方向是解决本题的关键．