Question

【題目】如圖所示，水平導軌間距為L=0.5m，導軌電阻忽略不計；導體棒ab的質量m=1kg，電阻R0=0.9Ω，與導軌接觸良好；電源電動勢E=15V，內阻r=0.1Ω，電阻R=4Ω；外加勻強磁場的磁感應強度B=4T，方向垂直于ab，與導軌平面成α=53°角；ab與導軌間動摩擦因數為μ=0.5（設最大靜摩擦力等于滑動摩擦力），定滑輪摩擦不計，線對ab的拉力為水平方向，重力加速度g=10m/s2，ab處于靜止狀態．已知sin53°=0.8，cos53°=0.6．求：

（1）通過ab的電流大小和方向．

（2）ab受到的安培力大小和方向．

（3）重物重力G的取值范圍．

Answer 1

【答案】（1）3A；由a到b （2）6N；與水平成37°角斜向左上方（3）

【解析】

通過閉合電路的歐姆定律可算出電流，進而算出安培力，由左手定則可判斷安培力方向，通過動態平衡分析，分析出摩擦力的方向，即可解決問題。

（1）由閉合電路的歐姆定律可得，通過AB的電流為：

方向由a到b。

（2）AB受到的安培力為：

方向為與水平成37°角斜向左上方。

（3）AB受力如下圖所示，最大靜摩擦力：

由平衡條件得：當最大靜摩擦力方向向右時：

當最大靜摩擦力方向向左時：

由于重物平衡，故T=G，則重物重力的取值范圍為：