13.如圖所示,兩平行金屬導軌固定在水平面上,勻強磁場方向垂直導軌平面向下,金屬棒ab、cd與導軌構成閉合回路且都可以沿導軌無摩擦的滑動,兩棒ab、cd的質(zhì)量之比為2:1,現(xiàn)用一沿導軌方向的恒力F水平向右拉棒cd,經(jīng)過足夠長的時間以后(  )
A.棒ab、棒cd都做勻速運動B.棒ab上的電流方向是由b向a
C.棒cd所受安培力的大小為$\frac{2F}{3}$D.兩棒間的距離保持不變

分析 運用排除法分析AD兩項:若金屬棒ab做勻速運動,所受的安培力為零,ab中電流為零,則知cd中電流也為零,而cd還受到F作用,cd將做勻加速運動.若兩金屬棒間距離保持不變,同理可知,cd將做勻加速運動,兩棒間距離將增大.由此分析可知,兩棒都做勻加速運動,加速度相同,cd的速度大于ab的速度,由楞次定律分析感應電流方向,由牛頓第二定律求出加速度,再對cd研究,求出安培力的大。

解答 解:A、D若金屬棒ab做勻速運動,所受的安培力為零,ab中電流為零,則cd中電流也為零,cd不按安培力,而cd還受到F作用,cd將做勻加速運動.故A錯誤.若兩金屬棒間距離保持不變,回路的磁通量不變,沒有感應電流產(chǎn)生,兩棒都不受安培力,則cd將做勻加速運動,兩者距離將增大.故AD均錯誤.
B、C由上分析得知,當兩棒的運動穩(wěn)定時,兩棒速度之差一定,回路中產(chǎn)生的感應電流一定,兩棒所受的安培力都保持不變,一起以相同的加速度做勻加速運動,由于兩者距離不斷增大,穿過回路的磁通量增大,由楞次定律判斷可知,金屬棒ab上的電流方向是由b向a.設cd棒的質(zhì)量為m,則根據(jù)牛頓第二定律得:
   對整體:F=3ma
   對cd棒:F-FA=ma
解得,F(xiàn)A=$\frac{2}{3}F$.故BC正確.
故選:BC

點評 本題的解題關鍵是分析兩棒的運動情況,本題回路中的感應電動勢為E=BL△v,△v是兩棒速度之差.

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