Question

如圖1-16所示，在方向豎直向下的勻強磁場中，有兩根豎直放置的平行金屬導軌ABCD。導軌上放有質量為m的金屬棒MN，棒與導軌間的動摩擦因數為μ。現從t=0時刻起，給棒通以圖示方向的電流，且電流強度與時間成正比，即I=kt，其中k為恒量。若金屬棒與導軌始終垂直，則在下圖所示的表示棒所受的摩擦力隨時間變化的四幅圖中，正確的是（     ）

Answer 1

C

解析:

由左手定則，金屬棒MN的安培力方向是垂直紙面向里，因此金屬棒對豎直金屬導軌ABCD的正壓力在數值上等于金屬棒MN的安培力F，設勻強磁場的磁感應強度為B、棒MN長為L，則有：N=F=BIL=kBLt

開始階段滑動摩擦力較小，即f<G，物體加速下滑，滑動摩擦力為f=μN=μkBLt

由上式可知，物體將做加速度減小的加速運動。當f=G時速度達到最大，由于慣性，此后物體將繼續向下運動，f也繼續隨時間增加，有f>G，物體將做減速運動，當速度減小到零時，物體由運動狀態轉變為靜止狀態，所以物體受到的滑動摩擦力也“突變”為靜摩擦力，由平衡條件可得此時該以后的靜摩擦力大小為f=G。