Question

【題目】如圖所示，電阻為R，其他電阻均可忽略，ef是一電阻不計的水平放置的導體棒，質量為m，棒的兩端分別與ab、cd保持良好的接觸，又能沿框架無摩擦下滑，整個裝置放在與框架垂直的勻強磁場中，當ef從靜止下滑經一段時間后閉合S，則S閉合后( )

A. ef的加速度可能大于g

B. ef的加速度一定小于g

C. ef最終速度隨S閉合時刻的不同而不同

D. ef的機械能與回路內產生的電能之和一定不變

Answer 1

【答案】AD

【解析】

棒沿框架無摩擦下滑，先做自由落體運動，當閉合開關時，由于棒切割磁感線產生感應電動勢，出現感應電流，導致棒受到安培力，根據安培力公式大小，可判定棒的合力，從而確定加速度大小與方向；當棒達到受力平衡時，處于最大速度．在整個過程中，只有重力與安培力做功，因此棒的機械能與電路中產生的電能是守恒的．

當閉合開關時，棒切割磁感線產生感應電流，對應的安培力若大于重力，則棒加速度方向向上，大小可能大于g，也可能小于g，故A正確，B錯誤；當閉合開關時，棒切割磁感線產生感應電流，對應的安培力若大于重力，則棒加速度方向向上，因此棒做減速，導致安培力也減小，從而使加速度也減小，所以直到棒做勻速運動。當安培力小于重力，則棒繼續加速，直到勻速直線運動為止。因此棒達到穩定速度與開關閉合的先后無關。故C錯誤；在整個過程中，只有重力與安培力做功，因此棒的機械能與電路中產生的電能是守恒的。故D正確；故選AD。