Question

【題目】光滑平行導(dǎo)軌水平放置，導(dǎo)軌左端通過(guò)開關(guān)S與內(nèi)阻不計(jì)、電動(dòng)勢(shì)為E的電源相連，右端與半徑為L＝20 cm的兩段光滑圓弧導(dǎo)軌相接，一根質(zhì)量m＝60 g、電阻R＝1 Ω、長(zhǎng)為L的導(dǎo)體棒ab，用長(zhǎng)也為L的絕緣細(xì)線懸掛，如圖所示，系統(tǒng)空間有豎直方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.5 T，當(dāng)閉合開關(guān)S后，導(dǎo)體棒沿圓弧擺動(dòng)，擺到最大高度時(shí)，細(xì)線與豎直方向成θ＝53°角，擺動(dòng)過(guò)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)軌電阻不計(jì)，sin 53°＝0.8，g＝10 m/s2則（ ）

A. 磁場(chǎng)方向一定豎直向下

B. 電源電動(dòng)勢(shì)E＝3.0 V

C. 導(dǎo)體棒在擺動(dòng)過(guò)程中所受安培力F＝0.8N

D. 導(dǎo)體棒在擺動(dòng)過(guò)程中電源提供的電能為0.048 J

Answer 1

【答案】AB

【解析】

當(dāng)開關(guān)S閉合時(shí)，導(dǎo)體棒向右擺動(dòng)，說(shuō)明其所受安培力水平向右，由左手定則可知，磁場(chǎng)方向豎直向下，故A正確；設(shè)電路中電流為I，電源的電動(dòng)勢(shì)為E，則根據(jù)動(dòng)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(cuò)誤。導(dǎo)體棒在擺動(dòng)過(guò)程中電源提供的電能由能量關(guān)系可知： E=mgL（1-cos53°）+Q=0.06×10×0.2×0.4J+Q=0.048J+Q>0.048J，故D錯(cuò)誤。