Question

5．如圖所示，兩足夠長的光滑平行金屬板導軌放置在水平面內，導軌間距為l，左端接電壓為U₀的電容器，帶電情況如圖所示，勻強磁場垂直導軌面向下，磁感應強度大小為B，導軌上有一金屬棒垂直導軌和磁場放置，可緊貼導軌自由滑動．現給金屬棒一個向右的初速度v₀，則下圖中可能反映金屬棒的運動速度隨時間變化的是（　�。�

• A．
• B．
• C．
• D．

Answer 1

分析 根據初始時刻切割產生的感應電動勢大小與電容器兩端電壓的大小比較，判斷出感應電流的方向，從而確定導體棒的安培力方向，確定導體棒做加速運動還是減速運動，根據安培力的變化判斷加速度的變化．

解答 解：金屬棒初始時刻產生的感應電動勢E=BLv₀，
若U₀＞BLv₀，通過導體棒的電流方向向下，根據左手定則，所受的安培力向右，導體棒向右做加速運動，速度增大，導體棒產生的感應電動勢增大，與電容器電壓抵消后，導致電流減小，安培力減小，導體棒做加速度減小的加速運動，當U₀=BLv時，即$v=\frac{{U}_{0}}{BL}$時，沒有電流，做勻速直線運動．故D正確．
若U₀＜BLv₀，通過導體棒的電流方向向上，根據左手定則，所受的安培力向左，導體棒向右做減速運動，速度減小，導體棒產生的感應電動勢減小，與電容器電壓抵消后，導致電路減小，安培力減小，導體棒做加速度減小的減速運動，當U₀=BLv時，即$v=\frac{{U}_{0}}{BL}$時，沒有電流，做勻速直線運動．故B正確．
故選：BD．

點評 解決本題的關鍵會根據導體棒的受力分析其運動規(guī)律，通過感應電動勢大小和電容器電壓大小比較得出感應電流方向是解決本題的關鍵．