Question

（2011?江蘇）如圖所示，水平面內有一平行金屬導軌，導軌光滑且電阻不計．勻強磁場與導軌平面垂直．阻值為R的導體棒垂直于導軌靜止放置，且與導軌接觸．T=0時，將開關S由1擲到2．Q、i、v和a分別表示電容器所帶的電荷量、棒中的電流、棒的速度和加速度．下列圖象正確的是（　　）

A．

B．

C．

D．

Answer 1

分析：知道電容器放電后會在電路中產生電流．
導體棒通有電流后會受到安培力的作用，會產生加速度而加速運動．
導體棒切割磁感線，速度增大，感應電動勢增大，則電流減小，安培力減小，加速度減小．

解答：解：開關S由1擲到2，電容器放電后會在電路中產生電流．
導體棒通有電流后會受到安培力的作用，會產生加速度而加速運動．
導體棒切割磁感線，速度增大，感應電動勢E=Blv，即增大，
則實際電流減小，安培力F=BIL，即減小，加速度a=

F

m

，即減小．
因導軌光滑，所以在有電流通過棒的過程中，棒是一直加速運動（變加速）．
由于通過棒的電流是按指數遞減的，那么棒受到的安培力也是按指數遞減的，由牛頓第二定律知，它的加速度是按指數遞減的．
由于電容器放電產生電流使得導體棒受安培力運動，而導體棒運動產生感應電動勢會給電容器充電．當充電和放電達到一種平衡時，導體棒做勻速運動．
當棒勻速運動后，棒因切割磁感線有電動勢，所以電容器兩端的電壓能穩定在某個不為0的數值，即電容器的電量應穩定在某個不為0的數值（不會減少到0）．這時電容器的電壓等于棒的電動勢數值，棒中無電流．
故選D．

點評：本題考查電容器放電及電磁感應和安培力及加速度、速度等．
電容器的充電和放電是與兩極板間的電勢差有關的．