Question

【题目】如图所示，光滑平行金属导轨水平放置，左端通过开关S与内阻不计、电动势为E的电源相连，右端与半径为L＝20 cm的光滑圆弧导轨相接，导轨电阻均不计．导轨所在空间有竖直方向的匀强磁场，磁感应强度B＝0.5 T．一根质量m＝60 g、电阻R＝1 Ω、长为L的导体棒ab，用长也为L的两根绝缘细线悬挂，导体棒恰好与导轨接触．闭合开关S后，导体棒沿圆弧摆动，摆动过程中导体棒始终与导轨接触良好且细线处于张紧状态，导体棒摆角最大时，细线与竖直方向的夹角θ＝53°，sin 53°＝0.8，g取10 m/s2，则(　　)

A. 磁场方向一定竖直向上

B. 运动过程中导体棒中电流是变化的

C. 导体棒在摆动过程中所受安培力F＝8 N

D. 导体棒在摆动过程中电源提供的电能为0.048 J

Answer 1

【答案】BD

【解析】闭合开关S后，导体棒中电流方向从a到b，导体棒沿圆弧摆动，说明所受安培力向右，由左手定则可判断出磁场方向竖直向下，选项A错误．导体棒沿圆弧运动中切割磁感线产生感应电动势，电路中总电动势是变化的，则导体棒中电流和所受安培力也是变化的，故选项B正确，选项C错误．由能量守恒定律可得，导体棒在摆动过程中电源提供的电能为E能＝mgL(1－cos 53°)＝0.048 J，选项D正确．故选BD.