Question

【題目】如圖所示，空間有豎直方向勻強磁場，一電阻不計，間距為20cm的光滑平行金屬導軌水平放置，左端經開關接理想電源，右端向上彎成一半徑r=20cm的圓弧，質量m=60g的導體棒ab垂直導軌置于圓弧最低處并接觸良好，閉合開關S，導體棒運動到虛線位置時速度最大，對應的圓心角θ=53°。（sin53°=0.8，g=10m/s2，不考慮導體棒運動過程中的感應電動勢）

(1)指明磁場方向和運動過程中導體棒所受的安培力大小；

(2)導體棒運動過程中的最大動能。

Answer 1

【答案】(1)磁場方向豎直向下，0.8N；(2)0.08J

【解析】

(1)當開關S閉合時，導體棒中電流方向從a到b，導體棒沿圓弧擺動，說明其所受安培力水平向右，由左手定則可知，磁場方向豎直向下。導體棒ab速度最大時，虛線與豎直方向的夾角

則

解得

(2)根據動能定理得

解得