Question

【題目】如圖所示裝置，電源的電動勢為E=8V，內阻 r1=0.5Ω，兩光滑金屬導軌平行放置，間距為d=0.2m，導體棒 ab用等長絕緣細線懸掛并剛好與導軌接觸，ab左側為水平直軌道，右側為半徑R=0.2m的豎直圓弧導軌，圓心恰好為細線懸掛點，整個裝置處于豎直向下的、磁感應強度為B=0.5T 的勻強磁場中。閉合開關后，導體棒沿圓弧運動，已知導體棒的質量為m=0.06kg，電阻r2=0.5Ω，不考慮運動過程中產生的反電動勢，則（ ）

A. 導體棒ab所受的安培力方向始終與運動方向一致

B. 導體棒在擺動過程中所受安培力F=8N

C. 導體棒擺動過程中的最大動能0.8J

D. 導體棒ab速度最大時，細線與豎直方向的夾角θ=

Answer 1

【答案】D

【解析】

A.當閉合開關S后，導體棒中電流方向始終從a到b，所受安培力方向向右，而導體棒沿圓弧擺動，故A錯誤；

B. 導體棒沿圓弧擺動過程中的電流

I==A=8.0 A

導體棒受到的安培力

F=BId=0.5×8.0×0.2 N=0.8 N

故B錯誤；

CD.導體棒受到的重力與安培力的合力大小

F合=N=1.0 N

合力與豎直方向的夾角

=

=53°

故導體棒ab速度最大時，細線與豎直方向的夾角θ=53°，由動能定理，導體棒在擺動過程中的最大動能

Ekm=FR-mgR(1－cos 53°)=0.08 J

故C錯誤，D正確。