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如图所示,水平面内有一平行金属导轨,导轨光滑且电阻不计,阻值为R的导体棒垂直于导轨放置,且与导轨接

答案:2  悬赏:60  手机版
解决时间 2021-03-19 05:07
如图所示,水平面内有一平行金属导轨,导轨光滑且电阻不计,阻值为R的导体棒垂直于导轨放置,且与导轨接触良好.导轨所在空间存在匀强磁场,匀强磁场与导轨平面垂直,t=0时,将开关S由1掷向2,分别用q、i、v和a表示电容器所带的电荷量、棒中的电流、棒的速度大小和加速度大小,则图所示的图象中正确的是(  )A.B.C.D.















最佳答案
首先分析导体棒的运动情况:开关S由1掷到2,电容器放电,在电路中产生放电电流.导体棒通有电流后会受到向右的安培力作用,向右加速运动.导体棒将切割磁感线,产生感应电动势,此感应电动势将电容器的电压抵消一些,随着速度增大,感应电动势增大,则回路中的电流减小,导体棒所受的安培力减小,加速度减小.因导轨光滑,所以在有电流通过棒的过程中,棒是一直加速运动(变加速).当感应电动势等于电容器的电压时,电路中无电流,导体棒不受安培力,做匀速运动.
A、当棒匀速运动后,棒因切割磁感线有电动势,所以电容器两端的电压能稳定在某个不为0的数值,则由Q=CU知,电容器的电量应稳定在某个不为0的数值,不会减少到0.这时电容器的电压等于棒的电动势数值,棒中无电流,故A错误.
B、由于通过棒的电流是按指数递减的,最后电流减至零.故B错误.
C、导体棒先做加速度减小的变加速运动.由于电容器放电产生电流使得导体棒受安培力运动,当感应电动势等于电容器的电压时,电路中无电流,导体棒不受安培力时,导体棒做匀速运动.故v-t图象是曲线后应是直线.故C错误.
D、根据上面分析可知,杆的加速度逐渐减小直到为零,故D正确.
故选:D
全部回答
首先分析导体棒的运动情况:开关s由1掷到2,电容器放电后会在电路中产生电流.导体棒通有电流后会受到安培力的作用,会产生加速度而加速运动.导体棒切割磁感线,速度增大,感应电动势增大,则电流减小,安培力减小,加速度减小.因导轨光滑,所以在有电流通过棒的过程中,棒是一直加速运动(变加速).当感应电动势等于电容器的电压时,电路中无电流,达到一种平衡时,导体棒做匀速运动. a、c当棒匀速运动后,棒因切割磁感线有电动势,所以电容器两端的电压能稳定在某个不为0的数值,即电容器的电量应稳定在某个不为0的数值(不会减少到0).这时电容器的电压等于棒的电动势数值,棒中无电流,故a错误,c正确. b、由于通过棒的电流是按指数递减的,那么棒受到的安培力也是按指数递减的,故f-t是曲线.故b错误. d、导体棒先做加速度减小的变加速运动.由于电容器放电产生电流使得导体棒受安培力运动,而导体棒运动产生感应电动势会给电容器充电.当充电和放电达到一种平衡时,导体棒做匀速运动.故v-t图象是曲线后是直线.故d错误. 故选c.
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