Question

【题目】间距为L＝20cm的光滑平行导轨水平放置，导轨左端通过开关S与内阻不计、电动势为E的电源相连，右端与半径为L的两段光滑圆弧导轨相接，一根质量m＝60g、电阻R＝1Ω、长为L的导体捧ab，用长也为L的绝缘细线悬挂，如图所示，系统空间有竖直方向的匀强磁场，磁感应强度大小为B＝0.5T，当闭合开关S后，导体棒沿圆弧摆动，摆到最大高度时细线水平，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，不考虑导体棒切割磁感线的影响，导轨电阻不计。回答下列问题：

（1）磁场方向如何？

（2）求电源电动势E大小；

（3）导体棒在向上摆动过程中的最大速度是多大。

Answer 1

【答案】（1）向下（2）6V（3）1.29m/s

【解析】

（1）导体棒中的电流为由a到b，安培力方向向右，由左手定则可知，磁场方向向下；

（2）导体棒在圆弧轨道上运动时，由动能定理：

联立解得：

E=6V

（3）导体棒在平衡位置时速度最大，因mg=F安可知平衡位置在圆弧中点位置，与竖直方向夹角为45°，由动能定理：

解得