Question

【題目】如圖所示，兩平行金屬導(dǎo)軌間的距離L=0．4m，金屬導(dǎo)軌所在的平面與水平面夾角θ=370，在導(dǎo)軌所在的平面內(nèi)，分布著磁感應(yīng)強度B=0．5T、方向垂直于導(dǎo)軌所在平面向上的勻強磁場；金屬導(dǎo)軌的一端接有電動勢E=4．5V、內(nèi)阻r=0．50Ω的直流電源．現(xiàn)把一個質(zhì)量為m=0．04kg的導(dǎo)體棒ab放在金屬導(dǎo)軌上，導(dǎo)體棒靜止，導(dǎo)體棒的電阻R=2．5Ω．其余電阻不計，g=10m/s2．已知sin37°=0．60，cos37°=0．80，求：

（1）導(dǎo)體棒受到的摩擦力的大小

（2）若導(dǎo)軌光滑，仍能使導(dǎo)體棒靜止在導(dǎo)軌上，求所加勻強磁場磁感應(yīng)強度的最小值Bmin及Bmin的方向

Answer 1

【答案】（1）0．06N（2）0．4T；垂直于導(dǎo)軌平面向上。

【解析】

試題分析：（1）導(dǎo)體棒所受重力沿斜面向下的分力F1=mg sin37°=0．24N；

由閉合電路的歐姆定律：

由于F1小于安培力，故導(dǎo)體棒受沿斜面向下的摩擦力f

根據(jù)共點力平衡條件mg sin37°+f=F安

解得：f=0．06N．

（2）當安培力平行于軌道平面向上時，安培力最小；

此時對應(yīng)最小磁感應(yīng)強度滿足：Fmin=BminIL

得：Bmin=0．4T；

由左手定則可知：垂直于導(dǎo)軌平面向上。