光滑平行導軌水平放置，導軌左端通過開關S與內阻不計、電動勢為E的電源相連，一根質量為m的導體棒ab，用長為l的...

問題詳情：

光滑平行導軌水平放置，導軌左端通過開關S與內阻不計、電動勢為E的電源相連，一根質量為m的導體棒ab，用長為l的絕緣細線懸掛，懸線豎直時導體棒恰好與導軌良好接觸且細線處於張緊狀態，如圖所示，系統空間有勻強磁場．當閉合開關S時，導體棒被向右擺出，擺到最大高度時，細線與豎直方向成角，則（    ）

A．磁場方向一定豎直向下

B．磁場方向豎直向下時，磁感應強度最小

C．導體棒離開導軌前通過棒的電量為

D．導體棒離開導軌前電源提供的電能大於mgl(1 – cos)

【回答】

【*】 BD

【解析】 當開關S閉合時，導體棒向右擺起，説明其所受安培力水平向右或有水平向右的分量，但安培力若有豎直向上的分量，應小於導體棒所受重力，否則導體棒會向上跳起而不是向右擺，由左手定則可知，磁場方向斜向下或豎直向下都成立，A錯；當滿足導體棒“向右擺起”時，若磁場方向豎直向下，則安培力水平向右，在導體棒獲得的水平衝量相同的條件下，所需安培力最小，因此磁感應強度也最小，B正確；設導體棒右擺初動能為Ek，擺動過程中機械能守恆，有Ek = mgl (1–cos)，導體棒的動能是電流做功而獲得的，若迴路電阻不計，則電流所做的功全部轉化為導體棒的動能，此時有W = IEt= qE = Ek，得W =    mgl (1–cos)，，題設條件有電源內阻不計而沒有“其他電阻不計”的相關表述，因此其他電阻不可忽略，那麼電流的功就大於mgl (1–cos)，通過的電量也就大於，C錯D正確．

【點評】安培力的衝量與通過導線的電量相關，“衝量→電量”、“做功→能量”是力電綜合的二條重要思路。本題中由杆擺動方向判斷所受安培力方向，進一步判斷磁場的可能方向，一般會判斷磁場方向豎直向下，而選項B既設置了一個小陷阱，同時又對磁場方向起到提示作用．當安培力與杆擺動初速度方向相同時安培力最小，磁感應強度B也最小；電量和能量的計算分別藉助安培力的衝量和所做的功來進行，但試題沒有表明電路電阻可以忽略，因此實際值都要大於計算值，這是試題的第二個陷阱.

知識點：專題六 電場和磁場

題型：選擇題