
如图所示,两平行光滑导轨固定在绝缘的水平桌面上,导轨所在平面存在着竖直向下的匀强磁场B,一导体棒垂直放在导轨上。导轨、开关S,电容器C及导体棒构成回路,电容器C两极板已分别带了等量异种电荷。在闭合开关的同时,使导体棒获得向右的瞬时速度,导体棒在运动过程中,始终与导轨垂直且与导轨接触良好,关于此后导体棒的速度随时间变化的图像可能正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】AB.设起初电容器极板电压为U,若起初,则电容器充电,此后回路电流
导体棒电流从下向上流过导体棒,其受到安培力方向向左,故减小,U增大,I减小,导体棒受到的安培力减小,其加速度减小,即导体棒做加速度减小的减速运动直至电流减为0(导体棒匀速运动),此时电容器电压等于导体棒产生的电动势,而
图像斜率表示加速度,AB选项图像不符合该过程,故AB错误;
C.若起初,则电容器放电电,此后回路电流
导体棒电流从上向下流过导体棒,其受到安培力方向向右,故增大,U减小,电流减小,导体棒受到的安培力减小,其加速度减小,即导体棒做加速度减小的加速运动直至电流减为0(导体棒匀速运动),此时电容器电压等于导体棒产生的电动势,C选项图像不符合该过程,故C错误;
D.若起初,则回路电动势为0,回路无电流,导体棒不受安培力作用,则导体棒匀速运动,故D正确。
故选D。
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