Question

13．如图所示，MN、PQ为水平放置的金属导轨，直导线ab与导轨垂直放置，导轨间距L=10cm，其电阻为0.3Ω，导轨所在区域处在匀强磁场中，磁场方向竖直向下，磁感应强度B=0.2T．电池电动势E=1.5V，内电阻r=0.2Ω，开关S接通后直导线ab仍静止不动．求：
（1）流经直导线ab的电流大小；
（2）直导线ab所受安培力的大小和方向；
（3）直导线ab所受摩擦力的大小和方向．

Answer 1

分析 （1）根据闭合电路的欧姆定律求的电流；
（2）由F=BIL求的安培力大小，由左手定则确定方向；
（3）根据共点力平衡求的摩擦力大小和方向

解答 解：（1）由闭合电路的欧姆定律可得
I=$\frac{E}{R+r}=\frac{1.5}{0.3+0.2}A=3A$
（2）由安培定则可知安培力方向右，大小为
F=BIL=0.2×3×0.1N=0.06N
（3）有共点力平衡可知
f=F=0.06N，方向向左
答：（1）流经直导线ab的电流大小为3A；
（2）直导线ab所受安培力的大小为0.06N，方向向右；
（3）直导线ab所受摩擦力的大小为0.06N，方向向左

点评 本题借助安培力考查了平衡条件的应用，关键是明确等效电路，利用闭合电路的欧姆定律求的电流大小