Question

【題目】光滑平行導軌水平放置，導軌左端通過開關S與內阻不計、電動勢為E的電源相連，右端與半徑為L＝20 cm的兩段光滑圓弧導軌相接，一根質量m＝60 g、電阻R＝1 Ω、長為L的導體棒ab，用長也為L的絕緣細線懸掛，如圖所示，系統空間有豎直方向的勻強磁場，磁感應強度B＝0.5 T，當閉合開關S后，導體棒沿圓弧擺動，擺到最大高度時，細線與豎直方向成θ＝53°角，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，導軌電阻不計，sin 53°＝0.8，g＝10 m/s2則（ ）

A. 磁場方向一定豎直向下

B. 電源電動勢E＝3.0 V

C. 導體棒在擺動過程中所受安培力F＝0.8N

D. 導體棒在擺動過程中電源提供的電能為0.048 J

Answer 1

【答案】AB

【解析】

當開關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正確；設電路中電流為I，電源的電動勢為E，則根據動能定理得：FLsin53°-mgL（1-cos53°）=0，解得安培力 F=0.3N；由，得 E=3V，故B正確，C錯誤。導體棒在擺動過程中電源提供的電能由能量關系可知： E=mgL（1-cos53°）+Q=0.06×10×0.2×0.4J+Q=0.048J+Q>0.048J，故D錯誤。