（15分）如圖所示，PQ和MN為水平放置的平行金屬導(dǎo)軌，間距為l=1.0m，導(dǎo)體棒ab跨放在導(dǎo)軌上，棒的質(zhì)量為m=20g，棒的中點(diǎn)用細(xì)繩經(jīng)輕滑輪與物體c相連，物體c的質(zhì)量M=30g。在垂直導(dǎo)軌平面方向存在磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.2T的勻強(qiáng)磁場，磁場方向豎直向上，重力加速度g取10m/s2。

（1）若導(dǎo)軌是光滑的，為了使物體c能保持靜止，應(yīng)該在棒中通入多大的電流？電流的方向如何？

（2）若導(dǎo)軌是粗糙的，且導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌間的最大靜摩擦力為導(dǎo)體棒ab重力的0.5倍，若要保持物體c靜止不動(dòng)，應(yīng)該在棒中通入多大的電流？電流的方向如何？

 

【答案】

（1）1.5A  a-b（2）1A-2A  a-b

【解析】

試題分析：（1）ab棒在水平方向受到細(xì)繩的拉力和磁場的安培力而平衡，根據(jù)力的平衡，BIL=Mg，得：

         

根據(jù)左手定則判斷，棒中的電流方向應(yīng)該由a到b。          

（2）若導(dǎo)軌粗糙，設(shè)棒和導(dǎo)軌之間的最大靜摩擦力為f。若BIl>Mg，則靜摩擦力的方向與細(xì)繩的拉力方向相同，設(shè)此時(shí)電流為I1，即有BI1l－Mg≤f=0.5mg，解得

        

若BIl<Mg，則靜摩擦力的方向與細(xì)繩的拉力方向相反，設(shè)此時(shí)電流為I2，即有    

 解得

即ab棒中的電流為           

根據(jù)左手定則判斷，棒中的電流方向應(yīng)該由a到b

考點(diǎn)：考查受力平衡的分析和安培力的計(jì)算

點(diǎn)評：本題難度中等，難點(diǎn)在于根據(jù)導(dǎo)體棒的相對運(yùn)動(dòng)趨勢確定靜摩擦力的方向，同時(shí)還要能夠靈活應(yīng)用安培力分析受力平衡問題

 

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：

如圖所示，PQ和MN為水平放置的平行金屬導(dǎo)軌，間距為L=1.0m，導(dǎo)體棒ab跨放在導(dǎo)軌上，棒的質(zhì)量為m=20g，棒的中點(diǎn)用細(xì)繩經(jīng)輕滑輪與物體c相連，物體c的質(zhì)量M=30g，懸在空中．在垂直導(dǎo)軌平面方向存在磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.2T的勻強(qiáng)磁場，磁場方向豎直向上，重力加速度g取10m/s2．若導(dǎo)軌是粗糙的，且導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌間的最大靜摩擦力為導(dǎo)體棒ab重力的0.5倍，若要保持物體c靜止不動(dòng)，應(yīng)該在棒中通入電流方向如何？電流大小的范圍是多少？

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科目：高中物理 來源： 題型：

如圖所示，PQ和MN為水平、平行放置的金屬導(dǎo)軌，相距1m，導(dǎo)體棒ab跨放在導(dǎo)軌上，棒的質(zhì)量m=0.2㎏，棒的中點(diǎn)用細(xì)繩經(jīng)滑輪與物體相連，物體質(zhì)量M=0.3㎏，棒與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.5，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=2T，方向豎直向下，為了使物體勻速上升，應(yīng)在棒中通入多大的電流？方向如何？

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科目：高中物理 來源： 題型：

如圖所示，PQ和MN為水平平行放置的金屬導(dǎo)軌，相距L=1m．PM間接有一個(gè)電動(dòng)勢為E=6V，內(nèi)阻r=1Ω的電源和一只滑動(dòng)變阻器．導(dǎo)體棒ab跨放在導(dǎo)軌上，棒的質(zhì)量為m=0.2kg，棒的中點(diǎn)用細(xì)繩經(jīng)定滑輪與物體相連，物體的質(zhì)量M=0.3kg．棒與導(dǎo)軌的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=0.5（設(shè)最大靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力相等，導(dǎo)軌與棒的電阻不計(jì)，g取10m/s2），勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=2T，方向豎直向下，為了使物體保持靜止，滑動(dòng)變阻器連入電路的阻值不可能的是（　�。�

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科目：高中物理 來源： 題型：

如圖所示，PQ和MN為水平放置的平行金屬導(dǎo)軌，間距為l=1.0m，直流電源、電阻箱R串連接在兩根導(dǎo)軌之間．導(dǎo)體棒ab跨放在導(dǎo)軌上，棒的質(zhì)量為m=20g，棒的中點(diǎn)用細(xì)繩經(jīng)輕滑輪與物體c相連，物體c的質(zhì)量M=30g．在垂直導(dǎo)軌平面方向存在磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.2T的勻強(qiáng)磁場，磁場方向豎直向上，重力加速g取10m/s2，導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌間的最大靜摩擦為f為導(dǎo)體棒ab重力的0.5倍，電源電動(dòng)勢E=10V，電源內(nèi)阻、導(dǎo)軌的電阻、導(dǎo)體棒電阻均忽略不計(jì)，若要保持物體c靜止不動(dòng)，電阻箱R的阻值變化范圍應(yīng)為多大？流過棒的電流方向如何？

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科目：高中物理 來源： 題型：

（2013?浙江模擬）近年來，越來越高的摩天大廈在世界各地落成．日本東京的千年塔設(shè)計(jì)170層、840米高，而由西班牙著名建筑設(shè)計(jì)大師哈韋爾皮奧斯設(shè)計(jì)的上�！俺捍髲B”甚至將高達(dá)1249.9米．然而，至今普遍使用的鋼索吊掛式電梯已經(jīng)不再適臺這樣的高度，因?yàn)樾枰匿撍魈L、太重會因承受不了自身的重量而斷裂．為此德國亞琛工業(yè)大學(xué)的科研人員設(shè)計(jì)出了一種磁動(dòng)力電梯，其原理是利用移動(dòng)的磁場來帶動(dòng)電梯向上或向下運(yùn)動(dòng)．工作原理可簡化如下：如圖所示，PQ和MN是兩根平行豎直軌道，軌道間有垂直軌道平面的等大反向勻強(qiáng)磁場B1和B2，B1=B2=1T，兩磁場可向上作勻速運(yùn)動(dòng)．電梯轎廂固定在金屬框abcd內(nèi)（轎廂未畫出）．現(xiàn)己知電梯載人時(shí)的總質(zhì)量為m=1.0×104kg，運(yùn)動(dòng)時(shí)所受阻力f=1000N，金屬框垂直軌道的邊長Lcd=2m，兩磁場的寬度均與金屬框的邊長Lac相同，金屬框的總電阻為R=1.0×10-3Ω，某時(shí)段磁場以v0=10m/s的速度向上勻速運(yùn)動(dòng)，g=10m/s2求：
（1）電梯速度為零時(shí)，它的加速度為多大？
（2）電梯最后向上勻速運(yùn)動(dòng)的速度為多大？
（3）電梯向上勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，外界提供的能量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娞輽C(jī)械能的效率？

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