Question

如圖所示，光滑的矩形金屬框架中串入一只電容器，金屬棒ab在外力作用下向右運動，運動一段距離后突然停止，金屬棒停止運動后不再受該系統以外其他力的作用，框架足夠長，框架平面水平，則以后金屬棒運動情況是（ ）

A．向右做初速為零的勻加速運動
B．先向右勻加速運動后勻速運動
C．在某一位置附近振動
D．向右先做加速度變小的加速運動，后又做勻速運動

Answer 1

【答案】分析：金屬棒停止后，撤去外力作用，電容器通過金屬棒充電，形成放電電流，棒在安培力作用下向右運動，切割磁感線產生感應電動勢，回路中電流減小，棒所受的安培力減小，即可判斷其加速度減小，當棒產生的感應電動勢等于電容器的電壓時，回路中電流為零，棒將做勻速運動．
解答：解：金屬棒原來在外力作用下向右運動時，產生感應電動勢，電容器充電，由右手定則判斷可知，上板帶正電．
當金屬棒停止后，撤去外力作用后，電容器通過金屬棒放電，形成放電電流，通過棒的電流從a→b，棒受到向右的安培力，在安培力作用下棒向右加速運動，切割磁感線產生感應電動勢，是一個反電動勢，回路中電流將減小，棒所受的安培力減小，棒的加速度減小，所以此過程棒向右做加速度減小的加速運動．
當棒產生的感應電動勢等于電容器的電壓時，回路中電流為零，棒不再受安培力而做勻速運動．所以金屬棒向右先做加速度變小的加速運動，后又做勻速運動，故D正確，ABC錯誤．
故選D
點評：本題是電容器通過棒放電過程中，電容器相當于電源，棒相當于電動機，產生反電動勢，關鍵要根據牛頓第二定律分析棒的受力情況，來判斷其運動情況．