题目内容

【题目】如图所示,两平行金属导轨间的距离d=0.40m,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。现把一个长度L=0.50m的导体棒ab放在金属导轨上,导体棒恰好静止.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=2.50Ω,导体棒的质量m=0.04kg,金属导轨电阻不计,g取10m/。(已知sin37°=0.60,cos37°=0.80),求:

【1】导体棒受到的安培力;

【2】导体棒受到的摩擦力。

【答案】

【1】 0.30N

【2】 0.06N

【解析】

(1)根据闭合电路欧姆定律求出电流的大小。根据安培力的公式F=BIL求出安培力的大小,运用左手定则判断安培力的方向。
(2)导体棒受重力、支持力、安培力、摩擦力处于平衡,根据共点力平衡求出摩擦力的大小。

【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:

代入数据解得:I=1.5A

导体棒受到的安培力:F安=BId
代入数据解得:F=0.5×1.5×0.4N=0.30N,方向沿斜面向上

【2】导体棒所受重力沿斜面向下的分力为:
F1=mgsin37°=0.24N
由于F1小于安培力,故导体棒受沿斜面向下的摩擦力f,根据共点力平衡条件有:
mgsin37°+f=F安
解得:f=0.06N

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