题目内容
4．
如图所示，水平放置的两导轨P、Q间的距离L=0.5m，垂直于导轨平面的匀强磁场的磁感应强度B=2T．垂直于导轨放置的ab棒中点系水平细线，线跨过光滑定滑轮挂上G=3N的物块．已知ab棒与导轨间的最大静摩擦力为2N，电源的电动势E=10V；内阻r=1Ω，导轨的电阻及ab棒的电阻均不计，细线质量不计，ab棒始终静止在导轨上．求：（1）判定磁感应强度B的方向并说明依据．
（2）求滑动变阻器R的可能值．
分析 （1）若要保持ab静止不动，受力必须平衡．由于ab棒所受的最大静摩擦力为2N，而ab棒的重力为G=3N，要保持导体棒静止，则安培力方向必须水平向左，则根据左手定则判断磁感应强度B的方向；
（2）分两种情况研究：安培力大于G和安培力小于G进行讨论，根据平衡条件和安培力公式求出导体棒中电流的范围，由欧姆定律求解电阻的范围．
解答 解：（1）根据受力分析可知ab棒所受的安培力一定水平向左，根据左手定则，磁感应强度B的方向垂直于导轨平面向上．
（2）滑动变阻器R取最大值时，流过ab棒电流最小，安培力最小，最大静摩擦力向左，
有：F安+f=G 且 F安=BIL，I=$\frac{E}{R+r}$
所以有：$B\frac{E}{R+r}L+f=G$
解得：R=9Ω
当滑动变阻器R取最小值时，流过ab棒电流最大，安培力最大，最大静摩擦力向右，
有：F安=G+f，
即：$B\frac{E}{R+r}L=G+f$
解得：R=1Ω
ab棒始终静止在轨道上，滑动变阻器R的可能取值在1Ω至9Ω之间均可．
答：（1）根据受力分析可知ab棒所受的安培力一定水平向左，根据左手定则，磁感应强度B的方向垂直于导轨平面向上．
（2）滑动变阻器R的范围为1Ω至9Ω之间．
点评 此题是通电导体在磁场中平衡问题，要抓住静摩擦力会外力的变化而变化，挖掘临界条件进行求解．
练习册系列答案
相关题目
如图所示，A、B是两块竖直放置的平行金属板，相距为2t，分别带有等量的负、正电荷，在两板间形成电场强度大小为E的匀强电场．A板上有一小孔（它的存在对两板间匀强电场分布的影响可忽略不计），孔的下沿右侧有一条与板垂直的水平光滑绝缘轨道，一个质量为m，电荷量为q（q＞0）的小球（可视为质点），在外力作用下静止在轨道的中点P处．孔的下沿左侧也有一与板垂直的水平光滑绝缘轨道，轨道上距A板l处有一固定档板，长为l的轻弹簧左端固定在挡板上，右端固定一块轻小的绝缘材料制成的薄板Q．撤去外力释放带电小粒，它将在电场力作用下由静止开始向左运动，穿过小孔后（不与金属板A接触）与薄板Q一起压缩弹簧，由于薄板Q及弹簧的质量都可以忽略不计，可认为小球与Q接触过程中不损失机械能．小球从接触 Q开始，经历时间T0第一次把弹簧压缩至最短，然后又被弹簧弹回．由于薄板Q的绝缘性能有所欠缺，使得小球每次离开Q瞬间，小球的电荷量都损失一部分，而变成刚与Q接触时小球电荷量的$\frac{1}{k}$（k＞1）．求：
15．已知一平行金属板电容器带电量为2×10-3C，两板间的电势差为2V，若使电容器的带电量增至4×10-3C，则电容器的电容为（ ）
| A． | 1×103F | B． | 1×10-3F | C． | 2×10-3F | D． | 2×103F |
19．关于闭合电路，下列说法中正确的是（ ）
| A． | 闭合电路中，电流总是从电势高的地方流向电势低的地方 | |
| B． | 闭合电路中，当外电路断开时，路端电压等于零 | |
| C． | 闭合电路中，电流越大，路端电压就越小 | |
| D． | 闭合电路中，外电阻越大，路端电压就越大 |
16．
姚明成为了NBA的一流中锋，给中国人争得了更多的荣誉和尊敬，让更多的中国人热爱上篮球这项运动．姚明某次跳起过程可分为下蹲、蹬地、离地上升和下落四个过程，如图所示，下列关于蹬地和离地上升两过程的说法中正确的是（ ）
姚明成为了NBA的一流中锋，给中国人争得了更多的荣誉和尊敬，让更多的中国人热爱上篮球这项运动．姚明某次跳起过程可分为下蹲、蹬地、离地上升和下落四个过程，如图所示，下列关于蹬地和离地上升两过程的说法中正确的是（ ）| A． | 两个过程中姚明都处于超重状态 | |
| B． | 前过程为超重，后过程为完全失重 | |
| C． | 前过程为超重，后过程不超重也不失重 | |
| D． | 两个过程中姚明都处于失重状态 |
13．
《中华人民共和国道路交通安全法》新规于2011年5月1日起施行．新规最大亮点，就是加大了对酒驾的处罚力度．酒精测试仪用于机动车驾驶人员是否酗酒及其他严禁酒后作业人员的现场检测．它利用的是一种二氧化锡半导体型酒精气体传感器，酒精气体传感器的电阻随酒精气体浓度的变化而变化，在如图所示的电路中，不同的酒精气体浓度对应着传感器的不同电阻．这样，电压表的指针就与酒精气体浓度有了对应关系．如果二氧化锡半导体型酒精气体传感器电阻的倒数与酒精气体的浓度成正比，那么，电压表示数U与酒精气体浓度C之间的对应关系正确的是（ ）
《中华人民共和国道路交通安全法》新规于2011年5月1日起施行．新规最大亮点，就是加大了对酒驾的处罚力度．酒精测试仪用于机动车驾驶人员是否酗酒及其他严禁酒后作业人员的现场检测．它利用的是一种二氧化锡半导体型酒精气体传感器，酒精气体传感器的电阻随酒精气体浓度的变化而变化，在如图所示的电路中，不同的酒精气体浓度对应着传感器的不同电阻．这样，电压表的指针就与酒精气体浓度有了对应关系．如果二氧化锡半导体型酒精气体传感器电阻的倒数与酒精气体的浓度成正比，那么，电压表示数U与酒精气体浓度C之间的对应关系正确的是（ ）| A． | U越大，表示C越小，C与U成反比 | |
| B． | U越大，表示C越小，但是C与U不成反比 | |
| C． | U越大，表示C越大，C与U成正比 | |
| D． | U越大，表示C越大，但是C与U不成正比 |
一束初速度不计的电子在经U的加速电压加速后，在距两极板等距离处垂直进入平行板间的匀强电场，如图所示，若板间距离d，板长l，偏转电极边缘到荧光屏的距离为D，偏转电场只存在于两个偏转电极之间．已知电子质量为m，电荷量为e，求：