Question

如圖所示，兩平行金屬導(dǎo)軌間的距離L＝0.40m， 金屬導(dǎo)軌所在的平面與水平面夾角，在導(dǎo)軌所在平面內(nèi)，分布著磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.50T、方向垂直于導(dǎo)軌所在平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)．金屬導(dǎo)軌的一端接有電動(dòng)勢(shì)E＝4.5V、內(nèi)阻r＝0.50Ω的直流電源．現(xiàn)把一個(gè)質(zhì)量m＝0.040kg的導(dǎo)體棒ab放在金屬導(dǎo)軌上，導(dǎo)體棒恰好靜止．導(dǎo)體棒與金屬導(dǎo)軌垂直且接觸良好，導(dǎo)體棒與金屬導(dǎo)軌、接觸的兩點(diǎn)間的電阻R₀＝2.5Ω，金屬導(dǎo)軌電阻不 計(jì)，g取10m/s²，已知sin37°＝0.60，cos 37°＝0.80，求：

（1）通過(guò)導(dǎo)體棒的電流；
（2）導(dǎo)體棒受到的安培力大小；
（3）導(dǎo)體棒受到的摩擦力大小和方向．

Answer 1

（1）1.5A；（2）導(dǎo)體棒受到的安培力大小為0.30N；（3）導(dǎo)體棒受到的摩擦力大小為0.06N，方向沿斜面向下．

解析試題分析:（1）導(dǎo)體棒、金屬導(dǎo)軌和直流電源構(gòu)成閉合電路，根據(jù)閉合電路歐姆定律有：I=，代人數(shù)據(jù)解得：I=1.5A。
（2）導(dǎo)體棒受到的安培力：F_安=BIL
代人數(shù)據(jù)解得：F=0.30N，方向沿斜面向上
（3）導(dǎo)體棒受重力、支持力、安培力、摩擦力處于平衡。導(dǎo)體棒所受重力沿斜面向下的分力為：F₁=mgsin37°=0.24N
由于F₁小于安培力，故導(dǎo)體棒受沿斜面向下的摩擦力F_f，根據(jù)共點(diǎn)力平衡條件有：
mgsin37°+F_f=F_安
解得：F_f=0.06N
考點(diǎn)：導(dǎo)體切割磁感線時(shí)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；共點(diǎn)力平衡的條件及其應(yīng)用；閉合電路的歐姆定律；安培力