Question

14．如圖所示，水平放置的光滑平行金屬導(dǎo)軌，左端通過(guò)開(kāi)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(zhǎng)=20cm的光滑圓弧導(dǎo)軌相接，導(dǎo)軌電阻均不計(jì)．導(dǎo)軌所在空間有豎直方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T．一根質(zhì)量m=60g、電阻R=1Ω、長(zhǎng)為L(zhǎng)的導(dǎo)體棒ab，用長(zhǎng)也為L(zhǎng)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(kāi)關(guān)S后，導(dǎo)體棒沿圓弧擺動(dòng)，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)，最后導(dǎo)體棒擺角最大時(shí)，細(xì)線與豎直方向的夾角θ=53°，sin 53°=0.8，g=10m/s²則（　�。�

• A． 磁場(chǎng)方向一定豎直向上
• B． 電源電動(dòng)勢(shì)E=8.0 V
• C． 導(dǎo)體棒在擺動(dòng)過(guò)程中所受安培力F=8 N
• D． 導(dǎo)體棒在擺動(dòng)過(guò)程中電源提供的電能為0.048J

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(chǎng)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(shì)，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(kāi)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錯(cuò)誤；
B、C、設(shè)電路中電流為I，電源的電動(dòng)勢(shì)為E，由F=BIL=B$\frac{E}{R}$L，導(dǎo)體棒ab擺角最大時(shí)，細(xì)線與豎直方向的夾角θ=53°則tanθ=$\frac{F}{mg}$得聯(lián)立解得：E=8.0V，安培力 F=0.8N； 故B正確，C錯(cuò)誤．
D、導(dǎo)體棒在擺動(dòng)過(guò)程中電源提供的電能為 E=mgL（1-cos53°）=0.06×10×0.2×0.4J=0.048J，但是在擺動(dòng)過(guò)程中還有焦耳熱的產(chǎn)生，因此電源提供的電能一定大于0.048J，故D錯(cuò)誤．
故選：B

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