Question

【題目】如圖所示裝置，電源的電動(dòng)勢(shì)為E=8V，內(nèi)阻 r1=0.5Ω，兩光滑金屬導(dǎo)軌平行放置，間距為d=0.2m，導(dǎo)體棒 ab用等長絕緣細(xì)線懸掛并剛好與導(dǎo)軌接觸，ab左側(cè)為水平直軌道，右側(cè)為半徑R=0.2m的豎直圓弧導(dǎo)軌，圓心恰好為細(xì)線懸掛點(diǎn)，整個(gè)裝置處于豎直向下的、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=0.5T 的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。閉合開關(guān)后，導(dǎo)體棒沿圓弧運(yùn)動(dòng)，已知導(dǎo)體棒的質(zhì)量為m=0.06kg，電阻r2=0.5Ω，不考慮運(yùn)動(dòng)過程中產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)，則（ ）

A. 導(dǎo)體棒ab所受的安培力方向始終與運(yùn)動(dòng)方向一致

B. 導(dǎo)體棒在擺動(dòng)過程中所受安培力F=8N

C. 導(dǎo)體棒擺動(dòng)過程中的最大動(dòng)能0.8J

D. 導(dǎo)體棒ab速度最大時(shí)，細(xì)線與豎直方向的夾角θ=

Answer 1

【答案】D

【解析】

A.當(dāng)閉合開關(guān)S后，導(dǎo)體棒中電流方向始終從a到b，所受安培力方向向右，而導(dǎo)體棒沿圓弧擺動(dòng)，故A錯(cuò)誤；

B. 導(dǎo)體棒沿圓弧擺動(dòng)過程中的電流

I==A=8.0 A

導(dǎo)體棒受到的安培力

F=BId=0.5×8.0×0.2 N=0.8 N

故B錯(cuò)誤；

CD.導(dǎo)體棒受到的重力與安培力的合力大小

F合=N=1.0 N

合力與豎直方向的夾角

=

=53°

故導(dǎo)體棒ab速度最大時(shí)，細(xì)線與豎直方向的夾角θ=53°，由動(dòng)能定理，導(dǎo)體棒在擺動(dòng)過程中的最大動(dòng)能

Ekm=FR-mgR(1－cos 53°)=0.08 J

故C錯(cuò)誤，D正確。