Question

【題目】如圖所示，光滑平行金屬導(dǎo)軌水平放置，左端通過開關(guān)S與內(nèi)阻不計(jì)、電動(dòng)勢(shì)為E的電源相連，右端與半徑為L＝20 cm的光滑圓弧導(dǎo)軌相接，導(dǎo)軌電阻均不計(jì)．導(dǎo)軌所在空間有豎直方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.5 T．一根質(zhì)量m＝60 g、電阻R＝1 Ω、長(zhǎng)為L的導(dǎo)體棒ab，用長(zhǎng)也為L的兩根絕緣細(xì)線懸掛，導(dǎo)體棒恰好與導(dǎo)軌接觸．閉合開關(guān)S后，導(dǎo)體棒沿圓弧擺動(dòng)，擺動(dòng)過程中導(dǎo)體棒始終與導(dǎo)軌接觸良好且細(xì)線處于張緊狀態(tài)，導(dǎo)體棒擺角最大時(shí)，細(xì)線與豎直方向的夾角θ＝53°，sin 53°＝0.8，g取10 m/s2，則(　　)

A. 磁場(chǎng)方向一定豎直向上

B. 運(yùn)動(dòng)過程中導(dǎo)體棒中電流是變化的

C. 導(dǎo)體棒在擺動(dòng)過程中所受安培力F＝8 N

D. 導(dǎo)體棒在擺動(dòng)過程中電源提供的電能為0.048 J

Answer 1

【答案】BD

【解析】閉合開關(guān)S后，導(dǎo)體棒中電流方向從a到b，導(dǎo)體棒沿圓弧擺動(dòng)，說明所受安培力向右，由左手定則可判斷出磁場(chǎng)方向豎直向下，選項(xiàng)A錯(cuò)誤．導(dǎo)體棒沿圓弧運(yùn)動(dòng)中切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，電路中總電動(dòng)勢(shì)是變化的，則導(dǎo)體棒中電流和所受安培力也是變化的，故選項(xiàng)B正確，選項(xiàng)C錯(cuò)誤．由能量守恒定律可得，導(dǎo)體棒在擺動(dòng)過程中電源提供的電能為E能＝mgL(1－cos 53°)＝0.048 J，選項(xiàng)D正確．故選BD.