题目内容

如图6-1-10所示,有一电阻不计、质量为m的金属棒ab可在两条轨道上滑动,轨道宽为L,轨道平面与水平面间夹角为θ,置于垂直轨道平面向上的匀强磁场中,磁感应强度大小为B.金属棒与轨道间的最大静摩擦力为重力的k倍,回路中电源电动势为E,内阻不计,轨道电阻也不计.问:滑动变阻器调节在什么阻值范围内,金属棒恰能静止在轨道上?

6-1-10

解析:如题图所示,选金属棒ab为研究对象,进行受力分析,金属棒静止在斜面上,相对运动的趋势不确定,当滑动变阻器的阻值小时,电路中电流大,金属棒有沿斜面向上的运动趋势,反之有向下的运动趋势.

若金属棒刚要向下滑时,沿轨道方向列平衡方程如下:

BI1Lmgsinθ-kmg

I1=

所以R1=

若金属棒刚要向上滑时,同理可得:

BI2Lmgsinθ+kmg

I2=

所以R2=

所以金属棒的电阻应满足:R.

答案:R

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