Question

【题目】如图所示，空间有竖直方向匀强磁场，一电阻不计，间距为20cm的光滑平行金属导轨水平放置，左端经开关接理想电源，右端向上弯成一半径r=20cm的圆弧，质量m=60g的导体棒ab垂直导轨置于圆弧最低处并接触良好，闭合开关S，导体棒运动到虚线位置时速度最大，对应的圆心角θ=53°。（sin53°=0.8，g=10m/s2，不考虑导体棒运动过程中的感应电动势）

(1)指明磁场方向和运动过程中导体棒所受的安培力大小；

(2)导体棒运动过程中的最大动能。

Answer 1

【答案】(1)磁场方向竖直向下，0.8N；(2)0.08J

【解析】

(1)当开关S闭合时，导体棒中电流方向从a到b，导体棒沿圆弧摆动，说明其所受安培力水平向右，由左手定则可知，磁场方向竖直向下。导体棒ab速度最大时，虚线与竖直方向的夹角

则

解得

(2)根据动能定理得

解得