Question

【題目】如圖所示，afe、bcd為兩條平行的金屬導軌，導軌間距L＝0.5m.ed間連入一電源E＝3V，內阻r=0.5Ω，ab間放置一根長為l＝0.5m的金屬桿與導軌接觸良好，cf水平且abcf為矩形.空間中存在一豎直方向的磁場，當調節斜面abcf的傾角θ時，發現當且僅當θ在30°～90°之間時，金屬桿可以在導軌上處于靜止平衡.已知金屬桿質量為0.1kg，金屬桿的電阻R為1Ω，導軌及導線的電阻可忽略，金屬桿和導軌間最大靜摩擦力為彈力的倍.重力加速度g＝10m/s2，試求金屬桿受到的安培力和磁場的磁感應強度。

Answer 1

【答案】N；T，方向豎直向下。

【解析】

由磁場方向和平衡可判斷，安培力F方向為水平且背離電源的方向。由題意可知當θ=90時，金屬桿處于臨界下滑狀態，有：

f1=mg…①

N1=F…②

f1=N1…③

由①③解得：

F=N…④

由閉合電路歐姆定律：

…⑤

由安培力性質：

F=BIl…⑥

由⑤⑥得：

方向豎直向下