Question

【題目】間距為L＝20cm的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的兩段光滑圓弧導軌相接，一根質量m＝60g、電阻R＝1Ω、長為L的導體捧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，磁感應強度大小為B＝0.5T，當閉合開關S后，導體棒沿圓弧擺動，擺到最大高度時細線水平，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，不考慮導體棒切割磁感線的影響，導軌電阻不計。回答下列問題：

（1）磁場方向如何？

（2）求電源電動勢E大小；

（3）導體棒在向上擺動過程中的最大速度是多大。

Answer 1

【答案】（1）向下（2）6V（3）1.29m/s

【解析】

（1）導體棒中的電流為由a到b，安培力方向向右，由左手定則可知，磁場方向向下；

（2）導體棒在圓弧軌道上運動時，由動能定理：

聯立解得：

E=6V

（3）導體棒在平衡位置時速度最大，因mg=F安可知平衡位置在圓弧中點位置，與豎直方向夾角為45°，由動能定理：

解得