Question

3．如圖所示，兩平行光滑導(dǎo)軌相距0.2m，與水平面夾角為30⁰，金屬棒MN的質(zhì)量為0.2kg，金屬棒的電阻R=1Ω，其處在與軌道平面垂直且磁感應(yīng)強(qiáng)度為5T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，電源電動(dòng)勢(shì)為5V，內(nèi)阻r為1Ω，R₁ 未知，其他電阻不計(jì)，金屬棒MN處于靜止?fàn)顟B(tài)．求：
（1）金屬棒MN中電流方向；
（2）電阻R₁的阻值應(yīng)為多少？

Answer 1

分析 分析導(dǎo)體棒受力情況，作出力圖，根據(jù)平衡條件求出安培力，由F=BIL和歐姆定律求出電阻R₁．

解答 解：（1）由左手定則可知，導(dǎo)體桿中電流方向?yàn)镹→M
（2）分析導(dǎo)體棒受力情況，作出力圖，如圖，根據(jù)平衡條件和安培力公式得：
BIL=mgsin30°
解得：I=1A
由歐姆定律得：I=$\frac{E}{{R}_{1}+{R}_{2}+r}$
代入解得：R₁=3Ω
答：（1）導(dǎo)體桿中電流方向?yàn)镹→M
（2）電阻R₁的阻值為3Ω

點(diǎn)評(píng) 本題是通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中平衡問題，是磁場(chǎng)與力學(xué)知識(shí)的綜合，分析和計(jì)算安培力是關(guān)鍵．