Question

【題目】如圖所示，兩足夠長平行金屬導軌間的距離L=1m，金屬導軌所在的平面與水平面夾角θ=37°，在導軌所在平面內，分布著磁感應強度B=0.50T、方向垂直于導軌所在平面的勻強磁場。金屬導軌的一端接有電動勢E=4.5V、內阻r=0.50Ω的直流電源。現把一個質量m=0.050kg的導體棒ab放在金屬導軌上，導體棒恰能靜止。導體棒與金屬導軌垂直、且接觸良好，導體棒與金屬導軌接觸的兩點間的電阻R=4Ω。金屬導軌電阻不計，取g=10m/s2，已知sin37°=0.60，cos37°=0.80。求：

(1)導體棒受到的安培力大小；

(2)導體棒受到的摩擦力大小。

Answer 1

【答案】(1)0.5N；(2)0.2N。

【解析】

(1)導體棒、金屬導軌和直流電源構成閉合電路，根據閉合電路歐姆定律有：

導體棒受到的安培力：

F安=BIL

代入數據得：

F安=0.5N

(2)導體棒所受重力沿導軌向下的分力為：

F1=mgsin37°

據左手定則，安培力方向沿導軌向上，由于F1小于安培力，所以導體棒受沿導軌向下的摩擦力，根據共點力平衡條件得：

mgsin37°+f=F安

解得：

f=0.2N