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来自单明辉的问题

  【如图所示,光滑平行导轨(电阻不可忽略)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,一根质量为m的导体棒ab用长为l的绝缘细线悬挂,悬线竖直时导体棒恰好与导轨】

  如图所示,光滑平行导轨(电阻不可忽略)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,一根质量为m的导体棒ab用长为l的绝缘细线悬挂,悬线竖直时导体棒恰好与导轨良好接触且细线处于张紧状态,系统空间有匀强磁场.当闭合开关S时,导体棒被向右摆出,摆到最大高度时,细线与竖直方向成θ角,则()

  A.磁场方向一定竖直向下

  B.导体棒ab刚要离开导轨时,绝缘细线的拉力可能为零

  C.导体棒离开导轨前电源提供的电能大于mgl(1-cosθ)

  D.导体棒所受磁场力的冲量大小一定等于m

  2gl(1-cosθ)

1回答
2020-05-31 21:46
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吕文先

  A、当开关S闭合时,导体棒向右摆起,说明其所受安培力水平向右或水平向右的分量,但安培力若有竖直向上的分量,应小于导体棒所受重力,否则导体棒会向上跳起而不是向右摆起,由左手定则可知,磁场方向斜向下或竖直向下都成立,故A错误;

  B、安培力若有竖直向上的分量,应小于导体棒所受重力,而导体棒ab刚要离开导轨时还需要向心力,则由重力、安培力、与绳子的拉力的合提供,所以绳子的拉力不可能为0.故B错误;

  C、设导轨棒右端的初动能为Ek,摆动过程中机械能守恒,有Ek=mgl(1-cosθ),导体棒的动能是电流做功而获得的,若回路电阻不计,则电流所做的功全部转化为导体棒的动能,此时有W=IEt=Ek,得W=mgl(1-cosθ),题设条件有电源内阻不计而没有“其他电阻不计”的相关表述,因此其他电阻不可忽略,那么电流做的功就大于mgl(1-cosθ),故C正确;

  D、棒向上运动的过程中机械能守恒,则:12mv

2020-05-31 21:50:57

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