对一个图象的商榷

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  1问题的提出
  《物理教师》2012年第2期刊发的《电磁感应中的双动式导轨模型》一文中,个人认为,有道例题解答所附的图象值得商榷,提交该刊不[TP1GW95.TIF,YX#]知何故复审未过.故借本刊一角,也让同仁议议孰是孰非.
  题目如图1所示,竖直放置的两光滑平行金属导轨,置于垂直于导轨平面里的匀强磁场中,两根质量相同的导体棒a和b,与导轨紧密接触且可自由滑动,导轨电阻不计.先固定a,释放b,当b的速度达到10 m/s时,再释放a,经过1 s后,a的速度达到12 m/s,则此时b的速度大小是多少?若导轨很长,a、b最后的运动状态?
  [TP1GW96.TIF,Y#]
  [HJ1.55mm]答案(1)18 m/s;(2)两棒运动的速度图象如图2所示,最终以共同的速度向下做加速度为g的匀加速速运动.
  (解析过程略)
  上述答案正确,但所附速度图象给出的信息存在失误.速度图象的切线斜率表示运动物体的加速度.图2给出的加速度信息是:先固定a,释放b,b的速度逐渐增大,加速度逐渐减小.这是正确的.但当再释放a后,a的加速度不断增大,b的加速度仍继续减小.这里不正确.
  2问题讨论
  先固定a,释放b,回路中产生的感应电流i1方向为逆时针方向.b受到向下的重力mg和向上的安培阻力F1=BLi1,b的加速度为ab=[SX(]mg-f1m[SX)]=g-[SX(]F1m[SX)].其中,i1=[SX(]BLvbRa Rb[SX)],随着vb↑,i1↑,F1↑,ab↓,故b的速度图线切线斜率逐渐减小.图上画法正确.
  当再释放a后,a、b所受的安培力大小相同,设为FA,a受到的安培力向下,a的加速度为a1=g FA/m>g;b受到的安培力方向仍向上,b的加速度为a2=g-FA/m  正确的分析是:当再a释放后,回路中电流为
  [LL]i′=[SX(]BL(vb-va)Ra Rb[SX)],
  a、b所受的安培力大小FA=BLi′∝(vb-va),[TP1GW97.TIF,Y#]a的加速度a1=g FA/m大于 b的加速度a2=g-FA/m,a的速度增加快于b,故连续相等时间内的二者的速度差(vb-va)将减小,所受的安培力FA逐渐减小,a的加速度a1是逐渐减小而不是增大,b的加速度不是以前的ab减小而是a2逐渐增大,最终二者的速度差为零,回路中感应电流为零,a、b所受的安培力FA为零,加速度同时趋于g,速度图象应为图3所示.
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