Question

【題目】如圖所示，光滑平行金屬導軌水平放置，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＝0.5 T．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的兩根絕緣細線懸掛，導體棒恰好與導軌接觸．閉合開關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，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取10 m/s2，則(　　)

A. 磁場方向一定豎直向上

B. 運動過程中導體棒中電流是變化的

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0.048 J

Answer 1

【答案】BD

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