Question

如图所示，足够长的光滑平行金属导轨水平放置，一端连接一个竖直放置的螺线管，具有一定电阻的金属棒PQ垂直导轨放置，用水平细线跨过光滑的定滑轮，与小物体m连接，导轨间有竖直向下的匀强磁场B，一条形磁铁用细线悬挂在天花板上，放在螺线管的正上方。不计空气阻力和导轨的电阻，小物体离地足够高，运动过程中金属棒始终垂直导轨并接触良好。从静止开始释放小物体，在小物体的运动过程中，下列说法中正确的是（　　）

A.悬挂磁铁的细线拉力先增大后不变 B.悬挂磁铁的细线拉力先减小后不变

C.连接金属棒的细线拉力先增大后不变 D.连接金属棒的细线拉力先减小后不变

Answer

AC

【解析】

金属棒PQ在细线拉力的作用下，先向右加速运动，切割磁感线产生感应电动势，从而产生感应电流，由右手定则可知，金属棒PQ中感应电流方向从P流向Q，由E = BLv可知，感应电动势逐渐增大，由闭合电路欧姆定律可知，感应电流逐渐增大，由F = ILB可知，安培力也逐渐增大，由左手定则可知，安培力方向与拉力方向相反，所以金属棒PQ是做加速度减小的加速运动。当安培力与拉力大小相等时，金属棒PQ达到最大速度，并以最大速度匀速运动，此时感应电流和安培力保持不变。

AB．金属棒PQ中感应电流方向从P流向Q，则螺线管中的电流是顺时针方向（俯视），由右手螺旋定则可知，螺线管上端为S极，条形磁铁被吸引，所以悬挂磁铁的细线受到向下的拉力，又因为感应电流先增大，然后保持不变，所以螺线管的磁性先增强，然后保持不变，则悬挂磁铁的细线拉力先增大后不变，故A正确，B错误；

CD．设细线拉力为FT，安培力为F安，金属棒PQ的加速度为a，质量为M，分别对小物体和金属棒PQ受力分析，由牛顿第二定律得

联立以上两式得

因为安培力F安先增大后不变，所以细线拉力FT也是先增大后不变，故C正确，D错误。

故选AC。