Question

【題目】如圖所示，電源電動勢為3 V，內阻不計，兩個不計電阻的金屬圓環表面光滑，豎直懸掛在等長的細線上，金屬環面平行，相距1 m，兩環分別與電源正負極相連。現將一質量為0.06 kg、電阻為1.5 Ω的導體棒輕放在環上，導體棒與環有良好電接觸。兩環之間有方向豎直向上、磁感應強度為0.4 T的勻強磁場。重力加速度g＝10 m/s2，當開關閉合后，導體棒上滑到某位置靜止不動，

(1)試求在此位置上棒對每一個環的壓力為多少？

(2)若已知環半徑為0.5 m，此位置與環底的高度差是多少？

Answer 1

【答案】(1)0.5 N (2)0.2 m

【解析】

（1）金屬棒受到的安培力為：

；

對金屬棒進行受力分析，金屬棒受到重力、安培力和兩個環的支持力，如圖：

因為金屬棒靜止，根據平衡條件得每個環對棒的支持力FN，

得：FN=0.5N

根據牛頓第三定律，每個環受到的壓力為0.5N；

（2）由于：

所以：

θ=53°

所以金屬棒上升的高度為：

h=rrcosθ=0.50.5cos53=0.2m