Question

如圖所示，水平光滑U形框架中串入一個電容器，橫跨在框架上的金屬棒ab在外力的作用下，以速度v向右運動一段距離突然停止運動。金屬棒停止后，不再受其他力作用，導軌足夠長，則以后金屬棒的運動情況是(    )

A．向右做初速度為零的勻加速運動

B．向右先做初速度為零的勻加速運動，后做減速運動

C．在某一位置附近振動

D．向右先做加速度逐漸減小的加速運動，后做勻速運動

Answer 1

D

金屬棒ab以速度v向右運動中切割電動勢E＝BLv恒定，給電容器充電，由右手定則知上板充正電荷，下板充負電荷；金屬棒突然停止運動后，電容器開始放電，放電電流由a→b通過金屬棒，由左手定則知金屬棒受安培力向右，開始向右加速運動；由右手定則和公式E＝BLv知，切割電動勢與電容器上下板間電壓相反，回路中總電動勢減小，電流減小，由F＝BIL以及牛頓定律F＝ma得：隨著速度的增大，安培力逐漸減小，加速度逐漸減小，當加速度等于零時，速度達到最大，以后桿做勻速運動，答案為D。