Question

如图所示，电阻不计的两根光滑平行金属导轨左端接有一个自感系数很大的线圈L，金属棒MN置于导轨上，并与其保持良好接触．MN中点处通过一平行于导轨的轻质绝缘杆固定，在绝缘杆左端装有一力传感器（图中未画出），可以显示出MN对绝缘杆施加作用力的情况．直流电源E、电阻R和电键S接在导轨之间，自感线圈L的直流电阻是金属棒MN电阻的一半．关于绝缘杆，下列说法正确的是（　　）

• A、闭合S，受到向左的拉力，且力传感器示数越来越大
• B、闭合S，受到向右的压力，且力传感器示数越来越小
• C、断开S，受到向左的拉力，且力传感器示数越来越小直至为零
• D、断开S，受到向右的压力，且力传感器示数先突然变大再逐渐减小为零

Answer 1

考点：自感现象和自感系数

专题：电磁感应与电路结合

分析：利用自感线圈L对电流的阻碍作用结合闭合电路的串并联电路特点，确定MN中电流大小和方向的变化，由左手定则确定MN受力大小的变化．

解答：解：AB、当闭合S，随着电流的增大，自感线圈L对电流起阻碍作用，电流全部通过MN，随着电路的稳定后，自感线圈L对电流不再起阻碍作用，电流也通过线圈L，
根据闭合电路的欧姆定律可得：
开始时：I_MN=I1=

E

R+RMN

，电路稳定后，MN和线圈并联，R并=

RMN× 1 2 RMN

RMN+ 1 2 RMN

=

RMN

3

，电路中的总电流：I2=

E

R+R并

＞I₁，
电阻R上分得的电压增大，有：E=U_R+U_并得：并联部分电压变小，MN的电阻没变，则通过MN的电流减小，
有左手定则：可得MN受到向左的安培力，且越来越小，根据二力平衡得，绝缘杆受到向左的拉力，且力传感器示数越来越小；故AB错误；
CD、断开S，MN和自感线圈L组成回路，电流在减小，自感线圈L对电流起阻碍作用，相当于电源，根据AB中的分析，总电流增大，通过MN的电流减小，通过线圈L的电流大于MN的电流，使得MN中的电流突然增大再慢慢减小，方向由N到M，由左手定则：可得MN受到向右的安培力，且突然变大再逐渐减小为零，根据二力平衡，绝缘杆，受到向右的压力，且力传感器示数先突然变大再逐渐减小为零，故D正确，C错误：
故选：D

点评：本题是电磁感应和闭合电路相结合的题目，利用两块知识点求解电流的变化，再由左手定则求解即可．