题目内容
【题目】如图所示,两足够长平行金属导轨间的距离L=1m,金属导轨所在的平面与水平面夹角θ=37°,在导轨所在平面内,分布着磁感应强度B=0.50T、方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场。金属导轨的一端接有电动势E=4.5V、内阻r=0.50Ω的直流电源。现把一个质量m=0.050kg的导体棒ab放在金属导轨上,导体棒恰能静止。导体棒与金属导轨垂直、且接触良好,导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R=4Ω。金属导轨电阻不计,取g=10m/s2,已知sin37°=0.60,cos37°=0.80。求:
(1)导体棒受到的安培力大小;
(2)导体棒受到的摩擦力大小。
【答案】(1)0.5N;(2)0.2N。
【解析】
(1)导体棒、金属导轨和直流电源构成闭合电路,根据闭合电路欧姆定律有:
导体棒受到的安培力:
F安=BIL
代入数据得:
F安=0.5N
(2)导体棒所受重力沿导轨向下的分力为:
F1=mgsin37°
据左手定则,安培力方向沿导轨向上,由于F1小于安培力,所以导体棒受沿导轨向下的摩擦力,根据共点力平衡条件得:
mgsin37°+f=F安
解得:
f=0.2N
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