Question

【题目】如图所示装置，电源的电动势为E=8V，内阻 r1=0.5Ω，两光滑金属导轨平行放置，间距为d=0.2m，导体棒 ab用等长绝缘细线悬挂并刚好与导轨接触，ab左侧为水平直轨道，右侧为半径R=0.2m的竖直圆弧导轨，圆心恰好为细线悬挂点，整个装置处于竖直向下的、磁感应强度为B=0.5T 的匀强磁场中。闭合开关后，导体棒沿圆弧运动，已知导体棒的质量为m=0.06kg，电阻r2=0.5Ω，不考虑运动过程中产生的反电动势，则（ ）

A. 导体棒ab所受的安培力方向始终与运动方向一致

B. 导体棒在摆动过程中所受安培力F=8N

C. 导体棒摆动过程中的最大动能0.8J

D. 导体棒ab速度最大时，细线与竖直方向的夹角θ=

Answer 1

【答案】D

【解析】

A.当闭合开关S后，导体棒中电流方向始终从a到b，所受安培力方向向右，而导体棒沿圆弧摆动，故A错误；

B. 导体棒沿圆弧摆动过程中的电流

I==A=8.0 A

导体棒受到的安培力

F=BId=0.5×8.0×0.2 N=0.8 N

故B错误；

CD.导体棒受到的重力与安培力的合力大小

F合=N=1.0 N

合力与竖直方向的夹角

=

=53°

故导体棒ab速度最大时，细线与竖直方向的夹角θ=53°，由动能定理，导体棒在摆动过程中的最大动能

Ekm=FR-mgR(1－cos 53°)=0.08 J

故C错误，D正确。