题目内容

2.如图所示,两平行金属导轨间的距离L=0.4m,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=0.5T、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=0.5Ω的直流电源.现把一个质量m=0.06kg的导体棒ab放在金属导轨上,导体棒静止.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R0=2.5Ω,金属导轨电阻不计,g取10m/s2.已知sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,求:
(1)导体棒受到的安培力和导体棒受到的摩擦力;
(2)若仅将磁场方向改为竖直向上,导体棒仍静止.求摩擦力.

分析 (1)先根据闭合电路欧姆定律求出电路中的电流.由公式F安=ILB求解安培力大小;导体棒处于静止状态,合力为零,根据平衡条件列式求解摩擦力的大小;
(2)导体棒处于静止状态,合力为零,根据平衡条件列式求解摩擦力的大小.

解答 (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:I=$\frac{E}{R+r}=\frac{4.5}{2.5+0.5}=1.5$A
棒受到的安培力:F安=BIL=0.3N  方向沿斜面向上;
又:mg sin37°=F安+f  
解得:f=-0.06N,负号表示沿斜面向下
(2)磁场方向改为竖直向上时,棒受到的安培力:F安1=F安,
又:F安1•cos37°=0.3•0.8=0.24N
      F安1•cos37°+f=mg sin37°  
代入数据得:f=-0.12N,负号表示沿斜面向下 
答:(1)导体棒受到的安培力是0.3N,导体棒受到的摩擦力是0.06N,方向沿斜面向下;
(2)若仅将磁场方向改为竖直向上,导体棒仍静止.摩擦力大小为0.12N,方向沿斜面向下.

点评 本题是通电导体在磁场中平衡问题,关键是对受力的方向的理解与画图,以及安培力的分析和计算,运用平衡条件研究.

练习册系列答案
相关题目

违法和不良信息举报电话:027-86699610 举报邮箱:58377363@163.com

精英家教网