Question

【題目】如圖所示，兩平行金屬導軌間的距離L=0.40 m，金屬導軌所在的平面與水平面夾角θ=370，在導軌所在平面內，分布著磁感應強度B=0.50 T、方向垂直于導軌所在平面的勻強磁場。金屬導軌的一端接有電動勢E=4.5 V、內阻r=0.50 Ω的直流電源。現把一個質量m=0.040 kg的導體棒ab放在金屬導軌上，導體棒恰好靜止。導體棒與金屬導軌垂直且接觸良好，導體棒與金屬導軌接觸的兩點間的電阻R0=2.5 Ω，金屬導軌電阻不計， g取10 m/s2。已知sin 37°=0.60，cos 37°=0.80，求：

（1）通過導體棒的電流；

（2）導體棒受到的安培力和導體棒受到的摩擦力；

（3）若僅將磁場方向改為豎直向上，求導體棒受到的摩擦力。

Answer 1

【答案】（1）1.5A（2）0.30N 方向沿斜面向上 0.06N 方向沿斜面向下 （3）零

【解析】

（1）對導體棒、金屬導軌和直流電源構成閉合電路，根據閉合電路歐姆定律有：

（2）導體棒受到的安培力：F安=BIL=0.30N 方向沿斜面向上

導體棒所受重力沿斜面向下的分力F1=mgsin370=0.24N

由于F1小于F安，故導體棒受沿斜面向下的摩擦力f ，受力如圖。

根據共點力平衡條件mg sin370+f=F安

解得：f=0.06N 方向沿斜面向下

（3）對導體棒受力分析如圖，

由于

所以在安培力作用下導體棒剛好處于平衡，故導體棒受的摩擦力為零。