Question

【題目】如圖所示，afe、bcd為兩條平行的金屬導軌，導軌間距l＝0.5 m．ed間連入一電源E＝3 V，內阻r=0.5Ω，ab間放置一根長為l＝0.5 m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0.1 kg，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μ倍．重力加速度g＝10 m/s2，試求磁感應強度B及μ.

Answer 1

【答案】T；

【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

N1＝F

f1＝μN1 　　　　①

當θ＝30°時，金屬桿處于臨界上滑狀態有：

N2＝mgcos30°＋Fsin30°　　②

f2＋mgsin30°＝Fcos30°

f2＝μN2　　　　③

由①－⑥解得：

F＝mg　　④

μ＝　　⑤

由閉合電路歐姆定律：

I＝＝2 A　⑥

由安培力性質：

F＝BIl 　⑦

由⑦⑧⑨得：

B＝T 方向豎直向下．