Question

【題目】如圖所示,兩相同平行金屬導(dǎo)軌間的距離L=0.40m,金屬導(dǎo)軌（電阻不計）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)強度B=0.50T、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=3V、內(nèi)阻r=0.50Ω的直流電源。現(xiàn)把一個質(zhì)量m=0.1kg的導(dǎo)體棒ab垂直于金屬導(dǎo)軌對稱地放置其上,棒恰好靜止（視滑動摩擦力等于最大靜摩擦力）。已知棒與導(dǎo)軌接觸點間的導(dǎo)體棒電阻R=1Ω，重力加速度g取10m/s2。（sin37°=0.6，cos37°=0.8）

（1）求導(dǎo)體棒受到的安培力F的大小；

（2）求動摩擦因數(shù)μ；

（3）若將磁場方向改為豎直向上，強弱不變，棒恰好靜止，求動摩擦因數(shù)μ。

Answer 1

【答案】（1）0.4N （2）0.25 （3）0.27

【解析】

(1)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：

所以導(dǎo)體所受安培力：

根據(jù)左手定則，安培力方向沿斜面向上.

(2)導(dǎo)體棒所受重力沿斜面向下的分力：

由于F1大于安培力，故導(dǎo)體棒受沿斜面向上的摩擦力，因棒恰好靜止，根據(jù)平衡條件：

代入數(shù)據(jù)解得：

(3)若磁場方向改為豎直向上，大小不變，則安培力F=0.4N，方向水平向右，因棒還是恰好靜止，此時受力關(guān)系如圖：

根據(jù)平衡關(guān)系有：

解得：

答：（1）導(dǎo)體棒受到的安培力F=0.4N；

（2）動摩擦因數(shù)μ=0.25；

（3）若將磁場方向改為豎直向上，強弱不變，棒恰好靜止，動摩擦因數(shù)μ=0.27。