Question

11．如图，bc间电阻为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，棒的两端分别与竖直框架保持良好接触，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从静止下滑经一段时间后闭合S，则（　　）

• A． S闭合后一段时间内ef可能做加速运动
• B． S闭合后ef可能立即做匀速运动
• 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一定不变

Answer 1

分析 根据安培力大小与重力大小关系判断导体棒的运动性质，应用能量守恒定律分析机械能与电能之和的关系．

解答 解：A、当ef从静止下滑一段时间后闭合S的瞬间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mg，由牛顿第二定律得知，ef的加速度向上ef做减速运动，若安培力小于mg，则ef加速度向下，物体做加速运动；若安培力等于mg，则ef加速度为零，ef做匀速直线运动，故AB正确；
C、闭合S，导体棒受到的安培力：F=BIL=$\frac{{B}^{2}{L}^{2}v}{R}$，闭合S后，经过一段时间后，ef棒达到稳定速度时一定做匀速运动，由平衡条件得：mg=$\frac{{B}^{2}{L}^{2}v}{R}$，解得：v=$\frac{mgR}{{B}^{2}{L}^{2}}$，稳定时速度v是定值，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ef的机械能与回路内产生的电能之和一定不变，故D正确．
故选：ABD．

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，同时注意明确安培力做功将机械能转化为电能，明确能量转化规律．