Question

水平放置的兩個平行金屬軌道相距0.2m，上面有一質量為0.04kg的不計內阻的均勻金屬棒ab，電源電動勢為6V，內阻為0.5Ω，滑動變阻器調到2.5Ω時，要在金屬棒所在位置施加一個垂直于ab的勻強磁場，才能使金屬棒ab對軌道的壓力恰好為零。(g=10m/s²)
(1)求勻強磁場的大小和方向．
(2)若保持磁感應強度B的大小不變，方向順時針轉37°，此時ab仍然靜止，則軌道對ab的支持力和摩擦力為多大？

Answer 1

(1)根據閉合回路歐姆定律，電路中電流為
       (2分)
根據導體棒平衡，安培力與重力二力平衡，安培力方向豎直向上，大小
F=mg=0.4N
根據安培力性質
             (2分)
根據左手定則，磁感應強度方向水平向左。  (1分)
(2)當磁感應強度順時針轉θ=37º時，安培力也順時針旋轉θ，且大小不變，此時導體棒受力如圖所示，根據導體棒水平方向受力平衡
Fsinθ="f       "
               
根據導體棒豎直方向受力平衡
Fcosθ+N="mg                  " (3分)
帶入數據解得
N=0.08N，f="0.24N             " (2分)

略