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ab、cd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,每根杆的电阻均为R,导轨电阻不计.整个装置处于磁感应强度大小为B,方向竖直向上的匀强磁场中.当ab杆在平行于水平导轨的拉力F作用下以速度v1沿水平方向导轨向右匀速运动时,cd杆正以速度v2(v1≠v2)沿竖直方向导轨向下匀速运动,重力加速度为g.则以下说法正确的是( )
A.ab杆所受拉力F的大小为
+μmgμB2L2v2 2R
B.ab杆所受拉力F的大小为
mg1+μ2 μ
C.cd杆下落高度为h的过程中,整个回路中电流产生的焦耳热为2Rm2g2h μ2B2L2v2
D.ab杆水平运动位移为s的过程中,整个回路中产生的总热量为Fs-μmgs
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A、导体ab切割磁感线时产生沿abdc方向的感应电流,大小为I=
①BLv1 2R
导体ab受到水平向左的安培力,由受力平衡得:BIL+mgμ=F ②
导体棒cd运动时,在竖直方向受到摩擦力和重力平衡,有:f=BILμ=mg ③
由①②解得:F=mgμ+B2L2v1 2R
由②③解得:F=
mg.故A错误,B正确.1+μ2 μ
C、设cd杆以v2速度向下运动h过程中,ab杆匀速运动了s距离,由于同时运动,运动时间相等,则有
=h v2 s v1
得s=
h ④v1 v2
由④得μ
=mg,得v1=B2L2v1 2R
⑤2mgR μB2L2
整个回路中产生的焦耳热等于克服安培力所做的功,则得Q=F安s=
s ⑥B2L2v1 2R
由④⑤⑥联立得:Q=
.故C正确.2Rm2g2h μ2B2L2v2
D、ab杆水平运动位移为s的过程中,整个回路中产生的总热量等于Fs-μmgs+mgh′,h′是cd杆下降的高度.故D错误.
故选BC.