Question

18．光滑平行金属导轨M、N水平放置，导轨上放置着一根与导轨垂直的导体棒PQ．导轨左端与由电容为C的电容器、单刀双掷开关和电动势为E的电源组成的电路相连接，如图所示．在导轨所在的空间存在方向垂直于导轨平面的匀强磁场（图中未画出）．先将开关接在位置a，使电容器充电并达到稳定后，再将开关拨到位置b．导体棒将会在磁场的作用下开始向右运动，设导轨足够长．则以下说法中正确的是（　　）

• A． 空间存在的磁场方向竖直向上
• B． 导体棒向右做匀加速运动
• C． 当导体棒向右运动的速度达到最大时，电容器的电荷量为零
• D． 导体棒运动的过程中，通过导体棒的电荷量Q＜CE

Answer 1

分析 开关接到b时，电容器将形成由P到Q的放电电流，根据导体棒运动方向，由左手定则可以判断磁场方向；导体棒运动时将形成与原电流相反的感应电流，同时电容器两端电压降低，导体棒两端电压升高，当二者相等时，导体棒匀速运动，把导体棒的运动过程分析清楚就能正确解答该题．

解答 解：A、电容器充电完毕后，开关打在b处时，处于放电状态，有流过导体棒从P到Q的电流，在安培力作用下导体棒向右运动，根据左手定则，此空间存在竖直向下的磁场，故A错误；
B、在导体棒运动过程中，由于切割磁感线也将产生电动势，该电动势方向和电容器电压相反，故电路中电流是变化的，当导体棒的感应电动势和电容器电压相等时，导体棒匀速运动，故导体棒先做加速度逐渐减小的加速运动，最后匀速运动，故B错误；
C、导体棒切割磁感线，产生感应电动势，感应电动势使得电容器两个极板之间有电势差，仍带有一定的电荷量，故C错误；
D、电容器的总带电量为Q=CE，电容器在导体棒运动过程中仍带有一定的电荷量，所以通过导体棒的电荷量Q＜CE，故D正确；
故选：D．

点评 在判断电容器放电量的时候，要注导体棒也在切割磁感线产生感应电动势，这是本题的易错点．