Question

【題目】如圖所示，光滑固定金屬導軌與水平面成一定角度θ，將完全相同的兩個導體棒P、Q相繼從導軌頂部同一位置M處無初速釋放，在導軌中某部分（圖中兩虛線之間）有一與導軌平面垂直的勻強磁場。已知P棒進入磁場時恰好做勻速運動，則從P棒進入磁場開始計時，到Q棒離開磁場（設導軌足夠長，除P、Q桿外其余電阻不計），P棒兩端電壓隨時間變化的圖像可能正確的是

A. B.

C. D.

Answer 1

【答案】AC

【解析】因導體棒P、Q完全相同,又是從導軌頂部同一位置M處無初速釋放,所以P、Q在進入磁場時的速度大小是相等的,當P進入磁場,而Q還沒有進入磁場的過程中,P做勻速直線運動,設此時的電動勢為E,由閉合電路的歐姆定律可得P兩端的電壓為E/2，且保持不變。

當Q進入磁場時，分為兩種情況來分析：

Ⅰ、當Q進入磁場時,P已經出了磁場,所以在PQ都不在磁場中時,P的兩端的電壓為零,當Q進入磁場后,產生的電動勢也為E,此時P的兩端的電壓仍為E/2，當Q離開磁場時，電壓為零，選項A是有可能的。

Ⅱ、當Q進入磁場時,P還沒有出磁場,此時PQ會以相同的速度開始做勻加速直線運動,回路中沒有電流,所以P兩端的電壓等于P產生的電動勢,因PQ都在做勻加速直線運動,所以電壓是從E均勻增加的,當P到達磁場的邊緣時,設產生的電動勢為E′,P離開磁場時,只有Q在切割磁感線,此時P兩端的電壓為Q產生的電動勢的一半,即為E′/2，此后Q將做加速度減小的減速運動，P兩端的電壓也就逐漸減小，且隨Q的加速度的減小，電壓減小的幅度也越來越小，所以選項C是有可能的，BD不可能。

故選：AC。