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如图,U形光滑金属框abcd置于水平绝缘平台上,abdc边平行,和bc边垂直。abdc足够长,整个金属框电阻可忽略。一根具有一定电阻的导体棒MN置于金属框上,用水平恒力F向右拉动金属框,运动过程中,装置始终处于竖直向下的匀强磁场中,MN与金属框保持良好接触,且与bc边保持平行。经过一段时间后(  )

A. 金属框的速度大小趋于恒定值

B. 金属框的加速度大小趋于恒定值

C. 导体棒所受安培力的大小趋于恒定值

D. 导体棒到金属框bc边的距离趋于恒定值

答案

BC

【解析】

【详解】bc边切割磁感线产生电动势,形成电流,使得导体棒MN受到向右的安培力,做加速运动,bc边受到向左的安培力,向右做加速运动。当MN运动时,金属框的bc边和导体棒MN一起切割磁感线,设导体棒MN和金属框的速度分别为,则电路中的电动势

电流中的电流

金属框和导体棒MN受到的安培力

,与运动方向相反

,与运动方向相同

设导体棒MN和金属框质量分别为,则对导体棒MN

对金属框

初始速度均为零,则a1从零开始逐渐增加,a2开始逐渐减小。当a1a2时,相对速度

大小恒定。整个运动过程用速度时间图象描述如下。

综上可得,金属框的加速度趋于恒定值,安培力也趋于恒定值,BC选项正确;

金属框的速度会一直增大,导体棒到金属框bc边的距离也会一直增大,AD选项错误。

故选BC

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