15.用兩根足夠長的粗糙金屬條折成“「”型導軌,右端水平,左端豎直,與導軌等寬的粗糙金屬細桿ab、cd和導軌垂直且接觸良好.已知ab、cd桿的質(zhì)量、電阻值均相等,導軌電阻不計,整個裝置處于豎直向上的勻強磁場中.當ab桿在水平拉力F作用下沿導軌向右勻速運動時,cd桿沿軌道向下運動,以下說法正確的是( 。
A.cd桿一定向下做勻速直線運動
B.cd桿一定向下做勻加速直線運動
C.F做的功等于回路中產(chǎn)生的焦耳熱與ab桿克服摩擦做功之和
D.F的功率等于ab桿上的焦耳熱功率與摩擦熱功率之和

分析 題中ab勻速切割磁感線產(chǎn)生恒定的感應電動勢,cd不切割磁感線,不產(chǎn)生感應電動勢,回路中感應電流恒定,分析cd可能的受力情況,判斷其運動情況;對ab進行受力情況分析,由平衡條件分析拉力F;根據(jù)功能關系分析拉力F的功率.

解答 解:A、B、由圖看出,ab勻速切割磁感線,產(chǎn)生恒定的感應電動勢,cd不切割磁感線,不產(chǎn)生感應電動勢,回路中感應電流恒定;
cd棒豎直方向上受到向下的重力和向上滑動摩擦力f,水平方向受到軌道的支持力N和安培力FA,則f=μN=μFA=μBIL,可知f大小不變.
若重力大于滑動摩擦力,cd桿做勻加速運動;若重力等于滑動摩擦力,cd桿做勻速運動;故A錯誤,B錯誤;
C、導體棒ab做勻速直線運動,受拉力、重力、向左的安培力、向左的滑動摩擦力和向上的支持力;故拉力做的功等于ab桿克服摩擦做功和克服安培力做功之和,ab桿克服安培力做功等于回路中產(chǎn)生的焦耳熱,故F做的功等于回路中產(chǎn)生的焦耳熱與ab桿克服摩擦做功之和,故C正確;
D、F做的功等于回路中產(chǎn)生的焦耳熱與ab桿克服摩擦做功之和,故F的功率等于回路上的焦耳熱功率與摩擦熱功率之和,故D錯誤;
故選:C.

點評 本題要注意cd桿不切割磁感線,沒有感應電動勢產(chǎn)生,同時要正確分析兩棒的受力和能量如何轉化,分析時能量的形式不能少.

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