Question

18．如圖所示，水平放置的光滑平行金屬導(dǎo)軌，左端通過開關(guān)S與內(nèi)阻不計(jì)、電動(dòng)勢為E的電源相連，右端與半徑為L=20cm的光滑圓弧導(dǎo)物相接．導(dǎo)軌寬度為20cm，電阻不計(jì)．導(dǎo)軌所在空間有豎直方向的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T．一根導(dǎo)體棒ab垂于導(dǎo)軌放置，質(zhì)量m=60g、電阻R=1Ω用長也為20cm的絕緣細(xì)線懸掛，導(dǎo)體棒恰好與導(dǎo)軌接觸．當(dāng)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ab速度最大時(shí)，細(xì)線與豎直方向的夾角θ=53°（sin53°=0.8，g=10m/s²），則（　　）

• A． 磁場方向一定豎直向上
• B． 電源的電動(dòng)勢E=8.0V
• C． 導(dǎo)體棒在擺動(dòng)過程中所受安培力F=8N
• D． 導(dǎo)體棒擺動(dòng)過程中的最大動(dòng)能為0.08J

Answer 1

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

解答 解：A、當(dāng)開關(guān)S閉合時(shí)，導(dǎo)體棒向右擺動(dòng)，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(cuò)誤；
B、C、設(shè)電路中電流為I，電源的電動(dòng)勢為E，由F=BIL=B$\frac{E}{R}$L，導(dǎo)體棒ab速度最大時(shí)，細(xì)線與豎直方向的夾角θ=53°則tanθ=$\frac{F}{mg}$得 E=8.0V，
安培力 F=0.8N
故B正確，C錯(cuò)誤．
D、根據(jù)動(dòng)能定理得：FLsin53°-mgL（1-cos53°）=E_k-0，解得 E_k=0.08J，故D正確．
故選：BD

點(diǎn)評 本題是通電導(dǎo)體在磁場中運(yùn)動(dòng)問題，知道運(yùn)用左手定則判斷安培力與磁場的關(guān)系，運(yùn)用動(dòng)能定理和能量守恒定律分析能量問題