Question

如图所示，间距为L的金属导轨竖直平行放置，空间有垂直于导轨所在平面向里、大小为B的匀强磁场．在导轨上端接一电容为C的电容器，一质量为m的金属棒ab与导轨始终保持良好接触，由静止开始释放，释放时ab 距地面高度为h，（重力加速度为g，一切摩擦及电阻均不计）在金属棒下滑至地面的过程中，下列说法正确的是（    ）

A．若h足够大，金属棒最终匀速下落

B．金属棒运动到地面时，电容器储存的电势能为mgh

C．金属棒做匀加速运动，加速度为

D.金属棒运动到地面时，电容器储存的电势能为

Answer

D

【解析】

试题分析：若金属棒匀速下落，产生的感应电动势恒定不变，电容器两端的电压不变，回路中就没有了感应电流，就不会受安培力，与匀速下落相矛盾，因此金属棒不会匀速下落，A错误；根据能量守恒，下落的过程有一部分重力势能变成电能，还有一部分变成了导体棒的动能，因此电容器储存的电荷量不可能为mgh，B错误；导体棒下降过程做匀加速度运动，由于导体棒产生的感应电动势等于电容器两间的电压，即：，而，，代入可得：，根据牛顿第二定律，联立可得：加速度，C错误；这样导体棒到过地面时的动能，根据能量守恒，电容器储存的电势能为，D正确。

考点：电磁感应

【名师点睛】本题难点就是回路中的电容器，当加在电容器两端的电压保持不变时，电容器就不再充电，此时回路中就没有电流了，导体棒就不受安培力，最后分析出导体棒匀加速下落，再根据电动能等于电容器两端的电压及回路电流恒定的特点，及能量守恒计算出最终的动能和电场能问题。