21.如图所示,固定倾斜放置的平行导轨足够长且电阻不计,倾角为θ,导轨间距为L,两阻值均为R的导体棒ab.cd置于导轨上,棒的质量均为m,棒与导轨垂直且始终保持良好接触。整个装置处在与导轨平面垂直向上的磁感应强度为B的匀强磁场中,开始时导体棒ab.cd均处于静止状态,现给cd一平行于导轨平面向上的恒力F,使cd向上做加速运动。到t0时刻时,cd棒的位移为x,速度达到v0,ab棒刚好要向上滑动。棒与导轨的动摩擦因数均为μ,且最大静摩擦力等于滑动摩擦力,则在0~t0的过程中( )
A.cd棒做加速运动,由E=BLv知cd棒产生的感应电动势增大,由欧姆定律可知回路中产生的感应电流增大,由F=BIL知ab棒受到的安培力一直增大,故A正确。
B.当ab棒受到的安培力小于mgsinθ时,由平衡条件得:BIL+f=mgsinθ,则I增大,ab受到的摩擦力f减小.当ab棒受到的安培力大于mgsinθ时,由平衡条件得:BIL=f+mgsinθ,则I增大,f增大.故B错误。
C.对cd棒,由动能定理得 Fx-μmgxcosθ-W克=mv02-0,得:克服安培力的功 W克=Fx-μmgxcosθ-mv02,故C正确。
D.在t0时刻突然撤去拉力的一瞬间,回路中感应电流 I=
cd棒的加速度大小为 a==μgcosθ+.故D错误。
分析cd棒产生的感应电动势,由欧姆定律求出回路中的电流,再由安培力公式F=BIL分析ab受到的安培力如何变化.由平衡条件分析ab棒受到导轨的摩擦力如何变化.根据动能定理求cd棒克服安培力的功.由牛顿第二定律求cd棒的加速度。
关键要正确分析两棒的受力情况,根据法拉第定律.欧姆定律推导出安培力与速度的关系,运用力学的规律研究。