题目内容
【题目】如图所示,两平行金属导轨间的距离L=0.40 m,金属导轨所在的平面与水平面夹角θ=370,在导轨所在平面内,分布着磁感应强度B=0.50 T、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=4.5 V、内阻r=0.50 Ω的直流电源。现把一个质量m=0.040 kg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R0=2.5 Ω,金属导轨电阻不计, g取10 m/s2。已知sin 37°=0.60,cos 37°=0.80,求:
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(1)通过导体棒的电流;
(2)导体棒受到的安培力和导体棒受到的摩擦力;
(3)若仅将磁场方向改为竖直向上,求导体棒受到的摩擦力。
【答案】(1)1.5A(2)0.30N 方向沿斜面向上 0.06N 方向沿斜面向下 (3)零
【解析】
(1)对导体棒、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:![]()
(2)导体棒受到的安培力:F安=BIL=0.30N 方向沿斜面向上
导体棒所受重力沿斜面向下的分力F1=mgsin370=0.24N
由于F1小于F安,故导体棒受沿斜面向下的摩擦力f ,受力如图。
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根据共点力平衡条件mg sin370+f=F安
解得:f=0.06N 方向沿斜面向下
(3)对导体棒受力分析如图,
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由于![]()
所以在安培力作用下导体棒刚好处于平衡,故导体棒受的摩擦力为零。
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