问题 多选题

两光滑水平轨道放置匀强磁场中,磁场与导轨所在平面垂直,金属棒ab可沿导轨自由移动,导轨左端M、P接一定值电阻,金属棒和导轨电阻均不计,现将金属棒沿导轨由静止向右拉,若保持拉力F恒定,经时间t1后速度为v,金属棒受到的磁场力为F1,加速度为a1,最终以速度2v做匀速运动;若保持拉力的功率不变,经过时间t2后,速度为v,金属棒受到的磁场力为F2,最终也以2v的速度做匀速运动.则(  )

A.t1>t2

B.t1=t2

C.F1=F2

D.F=2F2

答案

A、B、若保持拉力恒定不变,金属棒以速度2v匀速运动时,则有 F=FA=

B2L2•2v
R
.速度为v时,由牛顿第二定律得 F-
B2L2v
R
=ma1,联立两式得:
B2L2v
R
=ma1

保持拉力的功率不变,金属棒以速度2v匀速运动时,则有F=FA=

B2L2•2v
R
,拉力的功率为P=F•2v=
4B2L2v2
R

速度为v时,由牛顿第二定律得

P
v
-
B2L2v
R
=ma2,联立两式得:3
B2L2v
R
=ma2.则得:a2=3a1

由于拉力的功率一定时,金属棒的加速度较大,其速度从v0增大到v的时间较小,即t1>t2.故A正确、B错误.

C、两种运动,当速度都为v时,由上知拉力均为F=

B2L2v
R
,故F1=F2,故C正确.

D、由于两种情况下,最后都是匀速运动,故最终拉力等于安培力:F=BIL=

B2L2•2v
R

若保持拉力恒定,速度为v时,磁场力为F1,则F1=

B2L2v
R
=
1
2
F

因为F1=F2,所以F=2F2,故D正确.

故选:ACD.

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