题目内容

两根相距为L的足够长的金属弯角光滑导轨如图所示放置,它们各有一边在同一水平面内,另一边与水平面的夹角为37°,质量均为m的金属细杆ab、cd与导轨垂直接触形成闭合回路,导轨的电阻不计,回路总电阻为2R,整个装置处于磁感应强度大小为B,方向竖直向上的匀强磁场中,当ab杆在平行于水平导轨的拉力F作用下以速度v沿导轨匀速运动时,cd杆恰好处于静止状态,重力加速度为g,以下说法正确的是(  )
分析:ab杆和cd杆均处于平衡状态,运用平衡条件分别对两杆研究,即可求得F的大小;对于cd杆分析,由平衡条件求解感应电流;回路中电流的总功率等于拉力的功率,由公式P=Fv求出.根据安培力与速度的关系,推导出m与v的关系.
解答:解:
A、对于cd杆,分析受力如图,根据平衡条件得:F=mgtan37°;对ab杆,由于感应电流的大小、导线的长度相等,两杆所受的安培力大小相等,由平衡条件得知,F=F,则得:F=mg tan37°.故A正确.
B、cd杆所受的安培力F=BIL,又F=mgtan37°,则得电流为 I=
mgtan37°
BL
,故B错误.
C、回路中电流的总功率等于拉力的功率,为P=Fv=mgvtan37°,故C错误.
D、根据E=BLv,I=
E
2R
,F=BIL得,F=
B2L2v
2R
,结合F=mgtan37°,得:m=
B2L2v
2Rgtan37°
.故D正确.
故选:AD
点评:本题要熟练运用法拉第电磁感应定律、平衡方程等规律,强调受力分析的正确性,同时突出克服安培力所做的功等于产生的焦耳热.
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