Question

5．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ef可能立即做匀速运动
• B． ef最终速度随S闭合时刻的不同而不同
• C． S闭合后一段时间内ef可能做加速运动
• 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 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、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AC正确；
B、闭合S，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=BIL=$\frac{{B}^{2}{L}^{2}v}{R}$，则得：v=$\frac{mgR}{{B}^{2}{L}^{2}}$，可见稳定时速度v是定值，与开关闭合的先后无关，故B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：ACD．

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．