题目内容

13.如图所示,足够长的平行光滑导轨固定在水平面上,导轨间距为L=1m,其右端连接有定值电阻R=2Ω,整个装置处于垂直导轨平面的匀强磁场中,磁感应强度大小为B=1T.一质量m=2kg的金属棒在恒定的水平拉力F=10N的作用下,在导轨上由静止开始向左运动,运动中金属棒始终与导轨垂直.导轨及金属棒的电阻不计,下列说法正确的是(  )
A.产生的感应电流方向在金属棒中由a指向b
B.金属棒的最大加速度为5m/s2
C.水平拉力的最大功率为200W
D.金属棒先向左做加速运动、后向左做减速运动直到静止

分析 根据右手定则得出电流的方向;当速度为零时,加速度最大,根据牛顿第二定律求出最大加速度;当拉力和安培力相等时,速度最大,结合最大速度和拉力的大小求出拉力的最大功率.

解答 解:A、根据右手定则知,电流的方向由a到b,故A正确.
B、当速度为零时,安培力为零,加速度最大,根据牛顿第二定律得,最大加速度a=$\frac{F}{m}=\frac{10}{2}m/{s}^{2}=5m/{s}^{2}$,故B正确.
C、当拉力和安培力相等时,速度最大,有:$F=\frac{{B}^{2}{L}^{2}{v}_{m}}{R}$,解得最大速度为:vm=20m/s,则水平拉力的最大功率为:P=Fvm=10×20W=200W,故C正确.
D、金属棒受到拉力和安培力作用,速度增大,安培力增大,加速度减小,金属棒先做加速度减小的加速运动,当安培力和拉力相等时,做匀速运动,故D错误.
故选:ABC.

点评 解决本题的关键理清金属棒在整个过程中的运动规律,知道拉力和安培力相等时,速度最大.

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