Question

在水平桌面上，一個圓形金屬框置于勻強磁場B₁中，線框平面與磁場垂直，圓形金屬框與一個水平的平行金屬導軌相連接，導軌上放置一根導體棒ab，導體棒與導軌接觸良好，導體棒處于另一勻強磁場B₂中，該磁場的磁感應強度恒定，方向垂直導軌平面向下，如圖甲所示．磁感應強度B₁隨時間t的變化關系如圖乙所示．0～1.0s內磁場方向垂直線框平面向下．若導體棒始終保持靜止，并設向右為靜摩擦力的正方向，則導體棒所受的靜摩擦力f隨時間變化的圖象是圖中的（　　）

A．

B．

C．

D．

Answer 1

分析：線圈的磁通量發生變化，導致其產生感應電動勢，由于電路閉合從而出現電流，進而導致導體棒產生安培力，而導體棒始終靜止，則靜摩擦力與安培力平衡．所以由法拉第電磁感應定律可求出感應電流的大小，由楞次定律來判定電流的方向，最終可確定靜摩擦力的方向與大小．

解答：解：由題意可得：在0～1.0s內磁場方向垂直線框平面向下，且大小變大，則由楞次定律可得線圈感應電流的方向是逆時針，即導體棒的電流方向從b到a．再由左手定則可得安培力方向水平向左，所以靜摩擦力的方向是水平向右．與設向右為靜摩擦力的正方向，正好相同．因此只有AD選項符合．
而在0～1.0s內磁場方向垂直線框平面向下，且大小變大，則由法拉第電磁感應定律可得線圈感應電流的大小是恒定的，即導體棒的電流大小是不變的．再由F=BIL可得安培力大小隨著磁場變化而變化，由于磁場是不變的，則安培力大小不變，所以靜摩擦力的大小也是不變的．因此只有D選項符合．
故選：D

點評：本題表面上要求靜摩擦力大小與方向，實際上是確定安培力的方向與大小，所以考查了法拉第電磁感應定律與楞次定律．