题目内容

两根相距为L的足够长的金属直角导轨如图所示放置,它们各有一边在同一水平面内,另一边垂直于水平面.质量均为m的金属细杆abcd与导轨垂直接触形成闭合回路,杆与导轨之间的动摩擦因数均为μ,导轨电阻不计,回路总电阻为2R.整个装置处于磁感应强度大小为B,方向水平向右的匀强磁场中.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杆也正好以某一速度向下匀速运动.重力加速度为g.以下说法正确的是

A.

ab杆所受拉力F的大小为μmg

B.

cd杆所受摩擦力为零

C.

cd杆向下匀速运动的速度为

D.

ab杆所受摩擦力为2μmg

答案:BCD
解析:

  ab杆的速度方向与磁感应强度的方向平行,只有cd杆运动切割磁感线,设cd杆向下运动的速度为v1,根据闭合电路的欧姆定律及法拉第电磁感应定律有:IEBLv1

  cd杆只受到竖直向下的重力mg和竖直向上的安培力作用(因为cd杆与导轨间没有正压力,所以摩擦力为零).由平衡条件得:mgBLI

  解得cd杆向下匀速运动的速度为

  ab杆的受力如图所示,根据平衡条件可得:FN=2 mgFFf=2 μmg

  综上所述,选项B、C、D正确.


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