2022-2023學(xué)年高二物理舉一反三系列（人教版選擇性必修第二冊(cè)）專題1.3 安培力作用下的能量問題、綜合問題（解析版）

專題1.3安培力作用下的能量問題、綜合問題【人教版】TOC\o"1-3"\t"正文,1"\h【題型1電磁炮問題】 【題型2電動(dòng)機(jī)問題】 【題型3旋轉(zhuǎn)液體實(shí)驗(yàn)】 【題型4綜合問題】 【題型1電磁炮問題】【例1】如圖甲所示，電磁發(fā)射是一種全新的發(fā)射技術(shù)，通過電磁發(fā)射遠(yuǎn)程投送無動(dòng)力的炮彈，可以實(shí)現(xiàn)比較高的出口速度，且它的能量是可調(diào)控的，未來可用于消防、軍事等方面。它的主要原理如圖乙所示，兩根平行長(zhǎng)直金屬導(dǎo)軌沿水平方向固定，炮彈可沿導(dǎo)軌無摩擦滑行，且始終與導(dǎo)軌保持良好接觸。內(nèi)阻為r的可控電源提供強(qiáng)大的電流經(jīng)導(dǎo)軌流入炮彈再流回電源，炮彈被導(dǎo)軌中電流形成的磁場(chǎng)推動(dòng)而發(fā)射。在發(fā)射過程中，該磁場(chǎng)在炮彈所在位置始終可以簡(jiǎn)化為磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。已知兩導(dǎo)軌內(nèi)側(cè)間距為L(zhǎng)，炮彈的質(zhì)量為m，炮彈在導(dǎo)軌間的電阻為R，若炮彈滑行距離s后獲得的發(fā)射速度為v。不計(jì)空氣阻力、導(dǎo)軌電阻，不考慮炮彈切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，下列說法正確的是()

A.勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向?yàn)樨Q直向下B.電磁炮受到的安培力大小為C.通過炮彈的電流為D.可控電源此時(shí)的電動(dòng)勢(shì)是答案：D解析：A.根據(jù)左手定則可知?jiǎng)驈?qiáng)磁場(chǎng)方向?yàn)樨Q直向上，故A錯(cuò)誤；

B.根據(jù)動(dòng)能定理有，解得，故B錯(cuò)誤；

C.通過炮彈的電流為，故C錯(cuò)誤；

D.可控電源此時(shí)的電動(dòng)勢(shì)是，故D正確。

故選D?！咀兪?-1】（多選）如圖所示是導(dǎo)軌式電磁炮的結(jié)構(gòu)原理示意圖，兩根平行長(zhǎng)直金屬導(dǎo)軌沿水平方向固定，其間安放炮彈，炮彈可沿導(dǎo)軌無摩擦滑行，且始終與導(dǎo)軌保持良好接觸。內(nèi)阻為r的可控電源提供的強(qiáng)大電流從一根導(dǎo)軌流入，經(jīng)過炮彈，再從另一根導(dǎo)軌流回電源。炮彈被導(dǎo)軌中電流形成的磁場(chǎng)推動(dòng)而發(fā)射。在發(fā)射過程中，在炮彈所在位置的導(dǎo)軌電流形成的磁場(chǎng)始終可以簡(jiǎn)化為磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。已知兩導(dǎo)軌內(nèi)側(cè)間距為L(zhǎng)，炮彈的質(zhì)量為m，炮彈在導(dǎo)軌間的電阻為R，若炮彈滑行s后獲得的發(fā)射速度為v，不計(jì)空氣阻力，不考慮炮彈切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，下列說法正確的是()

A.勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向?yàn)樨Q直向上B.炮彈受到的安培力大小為C.可控電源的電動(dòng)勢(shì)是D.這一過程中系統(tǒng)消耗的總能量是答案：ACD解析：本題通過導(dǎo)軌式電磁炮的原理考查磁場(chǎng)對(duì)電流的作用。由題圖中的發(fā)射方向可知，安培力方向應(yīng)水平向右，根據(jù)左手定則，磁場(chǎng)方向?yàn)樨Q直向上，故A正確；根據(jù)動(dòng)能定理有，所以，B錯(cuò)誤；由勻加速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律有，由安培力公式和牛頓第二定律知，根據(jù)合電路歐姆定律有，聯(lián)立解得，C正確；因這一過程所需的時(shí)間為，所以系統(tǒng)產(chǎn)生的內(nèi)能為，因?yàn)椋?lián)立解得，炮彈的動(dòng)能為，由能量守恒定律得這一過程中系統(tǒng)消耗的總能量為，D正確。【變式1-2】如圖所示為電磁炮的簡(jiǎn)化原理示意圖，它由兩條水平放置的平行光滑長(zhǎng)直軌道組成。軌道間放置一個(gè)導(dǎo)體滑塊作為彈頭。當(dāng)電流從一條軌道流入，經(jīng)彈頭從另一條軌道流回時(shí)，在兩軌道間產(chǎn)生磁場(chǎng)，彈頭就在安培力推動(dòng)下以很大的速度射出去。不計(jì)空氣阻力，將該過程中安培力近似處理為恒力，為了使彈頭獲得更大的速度，可適當(dāng)()

A.減小平行軌道間距 B.增大軌道中的電流 C.縮短軌道的長(zhǎng)度 D.增大彈頭的質(zhì)量答案：B解析：根據(jù)題意，安培力做的功等于彈頭獲得的動(dòng)能。軌道間距減小，安培力減小，安培力做的功減小，彈頭獲得的動(dòng)能減小，速度減小，故A錯(cuò)誤；增大軌道中的電流，安培力增大，安培力做的功增大，彈頭獲得的動(dòng)能增大，速度增大，故B正確；縮短軌道的長(zhǎng)度，安培力做的功減小，彈頭獲得的動(dòng)能減小，速度減小，故C錯(cuò)誤；只增大彈頭質(zhì)量，安培力做的功不變，彈頭獲得的動(dòng)能不變，所以速度減小，故D錯(cuò)誤?！咀兪?-3】（多選）電磁炮是將電磁能轉(zhuǎn)變成動(dòng)能的裝置。我國(guó)電磁炮曾在936坦克登陸艦上進(jìn)行了海上測(cè)試，據(jù)稱測(cè)試中彈丸以2580m/s的出口速度，擊中了220km外的目標(biāo)。如圖是“電磁炮”模型的原理結(jié)構(gòu)示意圖。光滑水平平行金屬導(dǎo)軌的間距，電阻不計(jì)，在導(dǎo)軌間有豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小。裝有彈體的導(dǎo)體棒垂直放在導(dǎo)軌上的最左端，且始終與導(dǎo)軌接觸良好，導(dǎo)體棒（含彈體）的質(zhì)量，在導(dǎo)軌心間部分的電阻，可控電源的內(nèi)阻。在某次模擬發(fā)射時(shí)，可控電源為導(dǎo)體棒提供的電流恒為，不計(jì)空氣阻力，導(dǎo)體棒由靜止加速到后發(fā)射彈體。則()A.其他條件不變，若彈體質(zhì)量變?yōu)樵瓉淼?倍，射出速度將變?yōu)樵瓉淼腂.其他條件不變，若水平金屬導(dǎo)軌的長(zhǎng)度變?yōu)樵瓉淼?倍，加速時(shí)間將變?yōu)樵瓉淼谋禖.其他條件不變，若磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B變?yōu)樵瓉淼?倍，射出速度將變?yōu)樵瓉淼?倍D.該過程系統(tǒng)產(chǎn)生的焦耳熱為答案：BD解析：本題考查安培力做功問題。由牛頓第二定律有，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有，其他條件不變，若彈體質(zhì)量變?yōu)樵瓉淼?倍，射出速度將減小，但無法確定具體變?yōu)槎嗌伲蚴菍?dǎo)體棒加彈體的質(zhì)量不是原來的2倍，故A錯(cuò)誤；依據(jù)，其他條件不變，若水平金屬導(dǎo)軌的長(zhǎng)度變?yōu)樵瓉淼?倍，導(dǎo)體棒加速時(shí)間將變?yōu)樵瓉淼谋?，B正確；導(dǎo)體棒受到的安培力，由動(dòng)能定理可得，安培力做的功，B變?yōu)樵瓉淼?倍，彈體的射出速度將變?yōu)樵瓉淼谋?，C錯(cuò)誤；導(dǎo)體棒做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，由牛頓第二定律得，由速度公式得，解得該過程需要的時(shí)間，該過程中產(chǎn)生的焦耳熱，代入數(shù)據(jù)解得，D正確?！绢}型2電動(dòng)機(jī)問題】【例2】如圖所示為網(wǎng)絡(luò)科學(xué)小視頻中經(jīng)常出現(xiàn)的一組裝置，將一段電阻為r的裸銅導(dǎo)線彎成心形，A端與電池正極接觸，端與負(fù)極相連，然后將電池放在小磁鐵上方，保證電路良好接觸，心形銅導(dǎo)線就會(huì)轉(zhuǎn)起來，不計(jì)轉(zhuǎn)動(dòng)阻力。下列說法正確的是()

A.可根據(jù)電池的正負(fù)極和裸銅線的轉(zhuǎn)動(dòng)方向判斷小磁鐵的N、S極B.從上向下看，裸銅導(dǎo)線在安培力作用下一定逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)C.如果磁鐵的磁極調(diào)換一下，心形線框啟動(dòng)，其轉(zhuǎn)動(dòng)的方向不變D.電池的輸出功率等于線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)械功率答案：A解析：已知電池的正負(fù)極就知道裸銅線的電流方向，在明確裸銅線的轉(zhuǎn)動(dòng)方向即受力方向，根據(jù)左手定則，就能判斷出磁場(chǎng)的方向，即能判斷小磁鐵的N、S極，A正確;裸銅導(dǎo)線的上下兩條邊受到安培力的作用而發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)的，因?yàn)椴磺宄艌?chǎng)的方向，根據(jù)左手定則不能判斷出一定逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，B錯(cuò)誤;如果磁鐵吸附在電池負(fù)極的磁極調(diào)換一下，磁場(chǎng)方向相反，根據(jù)左手定則，安培力方向也會(huì)相反，心形線框的方向也應(yīng)該改變，C錯(cuò)誤；電池輸出的電功率一部分用來用于線框的發(fā)熱功率，一部分提供線框轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)械功率，所以電池輸出的電功率大于線框旋轉(zhuǎn)的機(jī)械功率，D錯(cuò)誤。故選A?！咀兪?-1】小明同學(xué)在抖音上發(fā)現(xiàn)了一個(gè)有趣的“簡(jiǎn)易電動(dòng)機(jī)”，將一節(jié)5號(hào)干電池的正極向上，幾塊圓柱形強(qiáng)磁鐵吸附在電池的負(fù)極上，把一段裸銅導(dǎo)線彎折成一個(gè)線框，線框上端的中點(diǎn)折出一個(gè)突出部分與正極良好接觸，下面彎曲的兩端與磁鐵表面保持良好接觸，如圖甲所示，放手后線框就會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)起來.小明運(yùn)用學(xué)過的磁場(chǎng)知識(shí)對(duì)其進(jìn)行深入研究，畫出的“原理圖”如圖乙所示，圖中虛線表示磁感線，關(guān)于該“簡(jiǎn)易電動(dòng)機(jī)”，下列說法正確的是()

A.若磁鐵N極朝上，從上往下看，該線框逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)B.“簡(jiǎn)易電動(dòng)機(jī)”由靜止到轉(zhuǎn)動(dòng)起來的過程中，電源的功率不斷增大C.若將磁鐵上下對(duì)調(diào)，“電動(dòng)機(jī)”轉(zhuǎn)動(dòng)方向可能不變D.若在磁鐵下面再增加一塊同樣的磁鐵，轉(zhuǎn)動(dòng)穩(wěn)定后轉(zhuǎn)速更大答案：D解析：線框受到安培力的作用而發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)N極朝上時(shí)，從上往下看，根據(jù)左手定則可以判斷線框?qū)⒆鲰槙r(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，A錯(cuò)誤；線框轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)切割磁感線，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與電源方向相反，隨著轉(zhuǎn)速的增加，線框中電流逐漸減小，則電源的功率也逐漸減小，B錯(cuò)誤；若磁場(chǎng)方向改變，線框受力方向改變，轉(zhuǎn)動(dòng)方向一定改變，C錯(cuò)誤；增加磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度，在相同阻力的情況下穩(wěn)定時(shí)，線框中的電流對(duì)應(yīng)的安培力相同，根據(jù)可知，電流I減小，轉(zhuǎn)動(dòng)中切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)增大，根據(jù)可得，轉(zhuǎn)速增大，D正確.【變式2-2】（多選）將一段銅制裸導(dǎo)線彎折成如圖甲所示形狀的線框，將它置于一節(jié)干電池的正極上（線框上端的彎折位置與正極良好接觸），一塊圓柱形強(qiáng)磁鐵N極向上吸附于電池的負(fù)極，使導(dǎo)線框下面的兩端套在磁鐵上并與磁鐵表面保持良好接觸，放手后線框就會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，從而制成了一個(gè)“簡(jiǎn)易電動(dòng)機(jī)”，如圖乙所示。關(guān)于該電動(dòng)機(jī)，下列說法正確的是()

A.線框?qū)㈨槙r(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)（俯視）B.若將磁鐵吸附在負(fù)極的磁極對(duì)調(diào)，線框轉(zhuǎn)動(dòng)的方向不變C.電池的輸出功率一定大于線框轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的機(jī)械功率D.若線框電阻不受發(fā)熱影響，則線框從靜止開始轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中，線框中電流保持不變答案：AC解析：假設(shè)磁鐵下端為N極，上端為S極，則線框周圍的磁感線向上，一定會(huì)有垂直導(dǎo)線向上的分量，由于線框的下端靠近磁極，所以受力起主要作用，根據(jù)電池正、負(fù)極畫出電流的方向，根據(jù)左手定則判斷安培力的方向，如圖所示，故線框從上向下看，逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，改變磁場(chǎng)的方向，根據(jù)上述原理可知線框轉(zhuǎn)動(dòng)的方向改變，A正確，B錯(cuò)誤；電池的輸出功率一部分轉(zhuǎn)化為線框轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)械功率，一部分用于電阻產(chǎn)生熱量，C正確；線框從靜止開始旋轉(zhuǎn)達(dá)到穩(wěn)定的過程中，導(dǎo)線框切割磁感線會(huì)產(chǎn)生反電動(dòng)勢(shì)，電流會(huì)減小，D錯(cuò)誤。

【變式2-3】(多選)如圖所示中裝置可演示磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線的作用。電磁鐵上下兩磁極之間某一水平面內(nèi)固定兩條平行金屬導(dǎo)軌，L是置于導(dǎo)軌上并與導(dǎo)軌垂直的金屬桿。當(dāng)電磁鐵線圈兩端a、b和導(dǎo)軌兩端e、f分別接到兩個(gè)不同的直流電源上時(shí)，L便在導(dǎo)軌上滑動(dòng)。下列說法正確的是()A．若a接正極，b接負(fù)極，e接正極，f接負(fù)極，則L向右滑動(dòng)B．若a接正極，b接負(fù)極，e接負(fù)極，f接正極，則L向右滑動(dòng)C．若a接負(fù)極，b接正極，e接正極，f接負(fù)極，則L向左滑動(dòng)D．若a接負(fù)極，b接正極，e接負(fù)極，f接正極，則L向左滑動(dòng)【答案】BD【答案】選BD若a接正極，b接負(fù)極，由右手螺旋定則知電磁鐵上下兩磁極間磁場(chǎng)方向向上，若e接正極，f接負(fù)極，由左手定則知L受到的安培力方向向左；若e接負(fù)極，f接正極，L受到的安培力方向向右，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，選項(xiàng)B正確。同理，若a接負(fù)極，b接正極，磁場(chǎng)方向向下，e接負(fù)極，f接正極，L所受的安培力方向向左；e接正極，f接負(fù)極，L所受的安培力方向向右，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，選項(xiàng)D正確。【題型3旋轉(zhuǎn)液體實(shí)驗(yàn)】【例3】（多選）如圖所示，某同學(xué)用玻璃皿在中心放一個(gè)圓柱形電極接電源的負(fù)極，沿邊緣放一個(gè)圓環(huán)形電極接電源的正極做“旋轉(zhuǎn)的液體的實(shí)驗(yàn)”，若蹄形磁鐵兩極間正對(duì)部分的磁場(chǎng)視為勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為，玻璃皿的橫截面的半徑為，電源的電動(dòng)勢(shì)為，內(nèi)阻，限流電阻，玻璃皿中兩電極間液體的等效電阻為，閉合開關(guān)后當(dāng)液體旋轉(zhuǎn)時(shí)電壓表的示數(shù)恒為2V，則()A.由上往下看，液體做順時(shí)針旋轉(zhuǎn) B.液體所受的安培力大小為C.閉合開關(guān)后，液體熱功率為0.02W D.閉合開關(guān)10s，液體具有的動(dòng)能是4.5J答案：BC解析：A.由題意可知，當(dāng)閉合開關(guān)后，玻璃皿中液體中的電流方向由玻璃皿的邊緣指向中心。結(jié)合左手定則，可知玻璃皿中的液體在安培力的作用下，做逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，所以A錯(cuò)誤；

B.由題意可知，閉合開關(guān)后當(dāng)液體旋轉(zhuǎn)時(shí)電壓表的示數(shù)恒為2V，則由閉合電路歐姆定律可得，電路中的電流為，則液體所受的安培力為，所以B正確；

C.閉合開關(guān)后，液體熱功率為，所以C正確；

D.閉合開關(guān)10s，由能量守恒可得，液體具有的動(dòng)能為，所以D錯(cuò)誤。

故選BC?！咀兪?-1】如圖所示為“旋轉(zhuǎn)液體的實(shí)驗(yàn)”裝置。盛有液體的玻璃容器放入蹄形磁體中，蹄形磁體內(nèi)的磁場(chǎng)視為勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度，容器內(nèi)側(cè)邊緣和中心分別通過電極與電源的正極、負(fù)極相連接。玻璃容器的橫截面的半徑，電源的電動(dòng)勢(shì)，內(nèi)阻，限流電阻，玻璃容器中液體不動(dòng)時(shí)，測(cè)得兩電極間的液體電阻。閉合開關(guān)，液體開始旋轉(zhuǎn)，經(jīng)足夠長(zhǎng)時(shí)間后，電壓表的示數(shù)恒為4V，求：

（1）液體所受的安培力方向和大小；（2）液體的轉(zhuǎn)動(dòng)功率大小。答案：（1）見解析（2）0.6W解析：解：（1）由左手定則可知，由上往下看，導(dǎo)電液體受到的安培力沿逆時(shí)針方向；

電壓表的示數(shù)，

根據(jù)閉合電路歐姆定律有：，

代入數(shù)據(jù)解得電路中的電流值為：，

液體所受安培力大?。?/p>

（2）液體部分的總功率，

液體的熱功率，

液體的轉(zhuǎn)動(dòng)功率?！咀兪?-2】[多選]如圖所示，在兩磁極之間放一培養(yǎng)皿，磁感線垂直培養(yǎng)皿，皿內(nèi)側(cè)壁有環(huán)狀電極A，中心有電極K，皿內(nèi)裝有電解液，若不考慮電解液和培養(yǎng)皿之間的阻力，當(dāng)通以如圖所示電流時(shí)，則()A．電解液將順時(shí)針旋轉(zhuǎn)流動(dòng)B．電解液靜止不動(dòng)C．若將滑動(dòng)變阻器的滑片向左移動(dòng)，則電解液旋轉(zhuǎn)流動(dòng)將變慢D．若將磁場(chǎng)的方向和電流的方向均變?yōu)楹驮瓉硐喾矗瑒t電解液轉(zhuǎn)動(dòng)方向不變解析：選AD電解液中當(dāng)通以如題圖所示電流時(shí)，將電解液看成無數(shù)個(gè)幅條狀導(dǎo)體組成，每根導(dǎo)體中電流從環(huán)邊緣流向K，由左手定則判斷可知，電解液所受的安培力方向沿順時(shí)針，因此電解液將順時(shí)針旋轉(zhuǎn)流動(dòng)，故A正確，B錯(cuò)誤；若將滑動(dòng)變阻器的滑片向左移動(dòng)，其有效電阻減小，電路中電流增大，由F＝BIL知，電解液所受的安培力增大，則電解液旋轉(zhuǎn)流動(dòng)將變快，故C錯(cuò)誤；若將磁場(chǎng)的方向和電流的方向均變?yōu)楹驮瓉硐喾?，由左手定則可知安培力方向不變，則電解液轉(zhuǎn)動(dòng)方向不變，故D正確?！咀兪?-3】如圖所示，在玻璃皿的中心放一個(gè)圓柱形電極，沿邊緣內(nèi)壁放一個(gè)圓環(huán)形電極，將兩電極接在穩(wěn)壓電源（輸出恒定電壓）的兩極上，然后在玻璃皿中放入導(dǎo)電液體，把玻璃皿放入蹄形磁鐵的磁場(chǎng)中，N極在下，S極在上，則（）A．通電液體在磁場(chǎng)中的力叫電場(chǎng)力B．判斷通電液體在磁場(chǎng)中受力方向應(yīng)右手定則C．導(dǎo)電液體電阻率越大，旋轉(zhuǎn)效果越明顯D．液體將逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)（自上往下看）答案：D解析：通電液體在磁場(chǎng)中的力叫磁場(chǎng)力，故A錯(cuò)誤；判斷通電液體在磁場(chǎng)中受力方向應(yīng)左手定則，故B錯(cuò)誤；導(dǎo)電液體電阻率越大，由，可知電阻越大，由，可知電流越小，由，可知安培力越小，旋轉(zhuǎn)效果越不明顯，故C錯(cuò)誤；根據(jù)電勢(shì)的高低可知電流由邊緣流向中心，器皿所在處的磁場(chǎng)豎直向上，從上向下看，由左手定則可知，導(dǎo)電液體受到的磁場(chǎng)力沿順時(shí)針方向，因此液體沿逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，故D正確?！绢}型4綜合問題】【例4】[多選]如圖甲所示，兩根光滑平行導(dǎo)軌水平放置，間距為L(zhǎng)，其間有豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。垂直于導(dǎo)軌水平對(duì)稱放置一根均勻金屬棒。從t＝0時(shí)刻起，棒上有如圖乙所示的持續(xù)交變電流I，周期為T，最大值為Im，圖甲中I所示方向?yàn)殡娏髡较?。則金屬棒()A．一直向右移動(dòng)B．速度隨時(shí)間周期性變化C．受到的安培力隨時(shí)間周期性變化D．受到的安培力在一個(gè)周期內(nèi)做正功解析：選ABC由左手定則可知，金屬棒一開始向右做勻加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)電流反向以后，金屬棒開始做勻減速運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過一個(gè)周期速度變?yōu)?，然后重復(fù)上述運(yùn)動(dòng)，所以選項(xiàng)A、B正確；安培力F＝BIL，由圖像可知前半個(gè)周期安培力水平向右，后半個(gè)周期安培力水平向左，不斷重復(fù)，選項(xiàng)C正確；一個(gè)周期內(nèi)，金屬棒初、末速度相同，由動(dòng)能定理可知安培力在一個(gè)周期內(nèi)不做功，選項(xiàng)D錯(cuò)誤?！咀兪?-1】(多選)如圖所示，水平放置的光滑平行金屬導(dǎo)軌，左端通過開關(guān)S與內(nèi)阻不計(jì)、電動(dòng)勢(shì)為E的電源相連，右端與半徑為L(zhǎng)＝20cm的光滑圓弧導(dǎo)軌相接。導(dǎo)軌寬度為20cm，電阻不計(jì)。導(dǎo)軌所在空間有豎直方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.5T。一根導(dǎo)體棒ab垂直導(dǎo)軌放置，質(zhì)量m＝60g、電阻R＝1Ω，用兩根長(zhǎng)也為20cm的絕緣細(xì)線懸掛，導(dǎo)體棒恰好與導(dǎo)軌接觸。當(dāng)閉合開關(guān)S后，導(dǎo)體棒沿圓弧擺動(dòng)，擺動(dòng)過程中導(dǎo)體棒始終與導(dǎo)軌接觸良好且細(xì)線處于張緊狀態(tài)。導(dǎo)體棒ab速度最大時(shí)，細(xì)線與豎直方向的夾角θ＝53°(sin53°＝0.8，cos53°＝0.6，g＝10m/s2)，則()A.磁場(chǎng)方向一定豎直向上B.電源的電動(dòng)勢(shì)E＝8VC.導(dǎo)體棒在擺動(dòng)過程中所受安培力F＝8ND.導(dǎo)體棒擺動(dòng)過程中的最大動(dòng)能為0.08J答案BD解析由題意知，當(dāng)開關(guān)S閉合時(shí)，導(dǎo)體棒向右擺動(dòng)，說明其所受安培力水平向右，由左手定則可知，磁場(chǎng)方向豎直向下，故A錯(cuò)誤；設(shè)電路中電流為I，導(dǎo)體棒ab所受安培力為F，導(dǎo)體棒ab速度最大時(shí)，細(xì)線與豎直方向的夾角θ＝53°，則tanθ＝eq\f(F,mg)，又F＝ILB＝eq\f(E,R)LB，得F＝0.8N，E＝8V，故B正確，C錯(cuò)誤；導(dǎo)體棒ab速度最大時(shí)，動(dòng)能最大為Ekm，根據(jù)動(dòng)能定理得FLsin53°－mgL(1－cos53°)＝Ekm－0，解得Ekm＝0.08J，故D