Question

如图所示，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ab、cd保持良好的接触，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从静止下滑一段时间后闭合S，则S闭合后（ ）

A．ef的加速度大小可能大于g
B．ef的加速度大小一定小于g
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保持不变

Answer 1

【答案】分析：当ef从静止下滑一段时间后闭合S，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2mg，则ef的加速度大小可能大于g．若安培力小于mg，则ef的加速度大小可能小于g．ef先做加速度减小的加速或减速运动，当加速度减至零时做匀速运动．ef的机械能减小转化为电能．
解答：解：A、B当ef从静止下滑一段时间后闭合S，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2mg，则由牛顿第二定律得知，ef的加速度大小可能大于g．若安培力小于mg，则ef的加速度大小可能小于g．故A正确，B错误．
C、棒达到稳定速度时一定做匀速运动，由mg=，则得 v=，可见稳定时速度v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D正确；
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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．