题目内容

【题目】如图,两根电阻不计的足够长的光滑金属导轨MNPQ,间距为L,两导轨构成的平面与水平面成角。金属棒abcd用绝缘轻绳连接,其电阻均为R,质量分别为m2m。沿斜面向上的外力F作用在cd上使两棒静止,整个装置处在垂直于导轨平面、磁感应强度大小为B的匀强磁场中,重力加速度大小为g。将轻绳烧断后,保持F不变,金属棒始终与导轨垂直且接触良好。则

A. 轻绳烧断瞬间,cd的加速度大小

B. 轻绳烧断后cd做匀加速运动

C. 轻绳烧断后,任意时刻两棒运动的速度大小之比

D. ab的最大速度

【答案】AD

【解析】烧断细绳前,将两根棒看做一个整体,对整体有

在沿斜面方向上,烧断瞬间cd棒速度为零,受到拉力F,和重力沿斜面向下的分力作用,故,只有由于cd棒切割磁感线运动,根据楞次定律和左手定则可知cd棒受到沿斜面向下的安培力作用,并且随着速度增大,安培力增大,做变加速运动,当后,沿斜面向上做匀速直线运动,B错误;因为两个导体棒组成一个闭合回路,所以通过两个导体棒的电流相同,故有受到的安培力等大反向,故根据动量守恒可得,即C错误;当ab棒和cd棒加速度为零时,速度均达最大,设此时ab棒和cd棒的速度大小分别为,由ab棒受力平衡: ,此时回路中总的电动势: ,电路中电流: ,由动量守恒定律: ,联立解得D正确;

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