Question

3．某兴趣小组制做了一个可以测量电流的仪器，其主要原理如图所示．有一金属棒PQ放在两金属导轨上，导轨间距L=0.5m，处在同一水平面上．轨道置于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度B=2T．棒两侧的中点分别固定劲度系数k=100N/m的相同弹簧．闭合开关S前，两弹簧为原长，P端的指针对准刻度尺的“0”处；闭合开关S后，金属棒PQ向右移动，静止时指针对准刻度尺1.5cm处．下列判断正确的是（　　）

• A． 电源N端为正极
• B． 闭合开关S后，电路中电流为1.5A
• C． 闭合开关S后，电路中电流为3A
• D． 闭合开关S后，将滑动变阻器滑片向右移动，金属棒PQ将继续向右移动

Answer 1

分析 由开关闭合后，金属棒受力平衡得到安培力的方向，进而得到电源正极；通过滑动变阻器的移动得到电流的变化，进而得到安培力的变化，即可得金属棒运动方向；
通过金属棒位置得到安培力大小，进而得到电流大小．

解答 解：A、闭合开关S后，金属棒PQ向右移动，则金属棒受到的安培力方向向右，由左手定则可知，电流方向由P指向Q，所以，电源M端为正极，故A错误；
BC、闭合开关S前，两弹簧为原长，P端的指针对准刻度尺的“0”处；闭合开关S后，金属棒PQ向右移动，静止时指针对准刻度尺1.5cm处，且弹簧的劲度系数k=100N/m；
那么，闭合开关静止时左端弹簧和右端弹簧对金属棒的作用力都向左，且大小都为100×1.5×10^-2N=1.5N，所以，安培力为3N，方向向右，
由安培力F=BIL，可得：$I=\frac{F}{BL}=\frac{3}{2×0.5}A=3A$，故B错误，C正确；
D、将滑动变阻器滑片向右移动，则电路中电阻增大，那么，电流减小，安培力减小，所以，金属棒PQ将向左移动，故D错误；
故选：C．

点评 闭合电路中导体棒切割磁感线问题，一般通过速度求得电动势，进而根据闭合电路求得电流和安培力，就可求解做功，产热等能量问题．