Question

【題目】如圖所示，兩平行金屬導(dǎo)軌間的距離L＝0.40 m，金屬導(dǎo)軌所在的平面與水平面夾角θ＝37°，在導(dǎo)軌所在平面內(nèi)，分布著磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.50 T，方向垂直于導(dǎo)軌所在平面的勻強(qiáng)磁場．金屬導(dǎo)軌的一端接有電動(dòng)勢(shì)E＝4.5 V、內(nèi)阻r＝0.50 Ω的直流電源．現(xiàn)把一個(gè)質(zhì)量m＝0.04 kg的導(dǎo)體棒ab放在金屬導(dǎo)軌上，導(dǎo)體棒恰好靜止．導(dǎo)體棒與金屬導(dǎo)軌垂直且接觸良好，導(dǎo)體棒與金屬導(dǎo)軌接觸的兩點(diǎn)間的電阻R0＝2.5 Ω，金屬導(dǎo)軌電阻不計(jì)，g取10 m/s2.已知sin37°＝0.60，cos37°＝0.80，求：導(dǎo)體棒受到的摩擦力大小及方向？

Answer 1

【答案】0.06 N. 沿導(dǎo)軌所在平面向下

【解析】導(dǎo)體棒、金屬導(dǎo)軌和直流電源構(gòu)成閉合電路，根據(jù)閉合電路歐姆定律有I＝＝1.5 A.

導(dǎo)體棒受到的安培力F安＝ILB＝0.3 N.

導(dǎo)體棒所受重力沿導(dǎo)軌所在平面向下的分力F1＝mgsin37°＝0.24 N，由于F1小于安培力，故導(dǎo)體棒受沿導(dǎo)軌所在平面向下的摩擦力Ff，

根據(jù)共點(diǎn)力平衡條件有mgsin37°＋Ff＝F安，

解得Ff＝0.06 N.