【分析】:首先根据右手定则判定cd运动切割磁感线时感应电流方向为d→c,再根据左手定则判断与此同时生成的安培力的方向为竖直向上。
针对cd进行受力分析,水平方向不受其他外力,竖直方向,在一开始,也就是弹簧在平衡位置的时候,只受竖直向下的重力mg和竖直向上的安培力F=BIL,初始位置时,初速度为v0,那么根据法拉第电磁感应定律,此刻产生的感应电动势E=BLv0,再根据闭合电路欧姆定律,电路中的感应电流I=E/R=BLv0/R,此刻的安培力自然就是F=BIL=B²L²v0/R.
再来分析,当cd逐渐下落,弹簧弹力f开始介入,方向竖直向上,此时平衡方程为:f+F=mg,随着下落位移增大,f逐渐增大,那么加速度向上,cd开始做匀减速直线运动,速度逐渐小于v0,那么安培力也逐渐减小。
所以,最大(最理想)感应电流也只能是BLv0/R,绝对不会大于它。
初始时刻的安培力就是F=BIL=B²L²v0/R,里面不可能夹杂重力。
最后用能量的观点解释后面两个选项
对于cd,能量的转化过程是,现有动能和重力势能,逐渐转化为电能和弹性势能。即:动能+重力势能=弹性势能+电热能
cd第一次到最下端的时候,动能为0,重力势能为0,此时弹性势能最大,此时电热能为Q, 那么先前的所有能量也就是初始状态的能量 动能+重力势能=1/2mv0²+mgh=Q+弹性势能,这样弹性势能=1/2mv0²+mgh-Q,再机上能量损失,不少都不错了,绝对不会大于的。
cd反复上蹿下跳,那我们就把弹力和重力 解为内力,因为它们在整个周期内不对外做功,或者说做的功在周期内抵消。这样一来能量转化就是一开始的动能和最终的电热能直接的关系了。那最理想的状况就是最大的时候也只能是全部一开始的动能(重力是已不考虑了)1/2mv0²,所以最终选了D答案。
D是要大于的,因为cd向下速度先增后减,v大于v0
受力分析,能量守恒定律。