Question

【題目】如圖所示，兩平行金屬導(dǎo)軌間的距離L=0.40m，金屬導(dǎo)軌所在的平面與水平面夾θ=30°，在導(dǎo)軌所在平面內(nèi)，分布著磁感應(yīng)強度B=0.50T，方向垂直于導(dǎo)軌所在平面的勻強磁場，金屬導(dǎo)軌的一端接有電動勢E=4V、內(nèi)阻r=0.50Ω的直流電源．現(xiàn)把一個質(zhì)量m=0.04kg的導(dǎo)體棒ab放在金屬導(dǎo)軌上，導(dǎo)體棒能靜止于導(dǎo)軌上，且恰好與導(dǎo)軌間無摩擦力的作用．導(dǎo)體棒與金屬導(dǎo)軌垂直且接觸良好，金屬導(dǎo)軌電阻不計，g取10m/s2．求：

（1）此時金屬棒受到的安培力的大小；

（2）導(dǎo)體棒與金屬導(dǎo)軌接觸的兩點間的電阻；

（3）若通電一段時間后，電池的電動勢保持不變，而內(nèi)阻變?yōu)?/span>r′=1.50Ω，導(dǎo)體棒仍處于靜止?fàn)顟B(tài)，求此時導(dǎo)體棒受到的摩擦力的大�。�

Answer 1

【答案】（1）0.2N；（2）3.5Ω；（3）0.04 N

【解析】

（1）如圖所示，導(dǎo)體棒受到的安培力

F安=F1=mgsin30°=0.2N

（2）由F安=BIL，，帶入數(shù)據(jù)得：

R=3.5Ω

（3）當(dāng)r'=1.50Ω時，有

此時安培力

F安'=BI'L

由于重力沿斜面向下的分力F1大于安培力，故導(dǎo)體棒受沿導(dǎo)軌所在平面向上的摩擦力Ff，如圖所示：

根據(jù)共點力平衡條件

mgsin 30°=F安'+Ff，

解得：

Ff=0.04 N；