Question

如图所示，U形光滑金属导轨与水平面成37°角倾斜放置，现将一金属杆垂直放置在导轨上且与两导轨接触良好，在与金属杆垂直且沿着导轨向上的外力F的作用下，金属杆从静止开始做匀加速直线运动。整个装置处于垂直导轨平面向上的匀强磁场中，外力F的最小值为8N，经过2s金属杆运动到导轨最上端并离开导轨。已知U形金属导轨两轨道之间的距离为1m，导轨电阻可忽略不计，金属杆的质量为1kg、电阻为1Ω，磁感应强度大小为1T，重力加速度g＝10m/s²，sin＝0.6，cos＝0.8。下列说法正确的是(  )

A.拉力F是恒力

B.拉力F随时间t均匀增加

C.拉力F的最大值等于12N

D.金属杆运动的加速度大小为2m/s²

Answer

BCD

【解析】

AB．t时刻，金属杆的速度大小为v＝at，产生的感应电动势为E＝Blv，电路中的感应电流为I＝，金属杆所受的安培力大小为

F安＝BIl＝

由牛顿第二定律可知

F＝ma＋mgsin＋

可见F随时间t均匀增加，A错误，B正确；

CD．t＝0时，F最小，数据代入

F＝ma＋mgsin＋

可求得

a＝2m/s2

同理t＝2s时，F最大，最大值为12N，故CD正确。

故选BCD。