Question

14．如圖所示，水平放置的光滑平行金屬導軌，左端通過開關(guān)S與內(nèi)阻不計、電動勢為E的電源相連，右端與半徑為L=20cm的光滑圓弧導軌相接，導軌電阻均不計．導軌所在空間有豎直方向的勻強磁場，磁感應強度B=0.5T．一根質(zhì)量m=60g、電阻R=1Ω、長為L的導體棒ab，用長也為L的絕緣細線懸掛，導體棒恰好與導軌接觸．當閉合開關(guān)S后，導體棒沿圓弧擺動，擺動過程中導體棒始終與導軌接觸良好且細線處于張緊狀態(tài)，最后導體棒擺角最大時，細線與豎直方向的夾角θ=53°，sin 53°=0.8，g=10m/s²則（　�。�

• A． 磁場方向一定豎直向上
• B． 電源電動勢E=8.0 V
• C． 導體棒在擺動過程中所受安培力F=8 N
• D． 導體棒在擺動過程中電源提供的電能為0.048J

Answer 1

分析 棒在安培力的作用，獲得動能，根據(jù)左手定則分析磁場的方向．根據(jù)動能定理和安培力公式、歐姆定律結(jié)合求電源的電動勢，并求出安培力F的大�。�由能量守恒求解電源提供的電能

解答 解：A、當開關(guān)S閉合時，導體棒向右擺動，說明其所受安培力水平向右，由左手定則可知，磁場方向豎直向下，故A錯誤；
B、C、設(shè)電路中電流為I，電源的電動勢為E，由F=BIL=B$\frac{E}{R}$L，導體棒ab擺角最大時，細線與豎直方向的夾角θ=53°則tanθ=$\frac{F}{mg}$得聯(lián)立解得：E=8.0V，安培力 F=0.8N； 故B正確，C錯誤．
D、導體棒在擺動過程中電源提供的電能為 E=mgL（1-cos53°）=0.06×10×0.2×0.4J=0.048J，但是在擺動過程中還有焦耳熱的產(chǎn)生，因此電源提供的電能一定大于0.048J，故D錯誤．
故選：B

點評 本題是通電導體在磁場中運動問題，知道運用左手定則判斷安培力與磁場的關(guān)系，運用動能定理和能量守恒定律分析能量問題．