Question

7．如圖所示，在磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1.0T，方向豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有一個(gè)與水平面成θ=37°的導(dǎo)電滑軌，滑軌上放置一個(gè)可自由移動(dòng)的金屬桿ab，ab桿水平放置．已知接在滑軌中的電源電動(dòng)勢(shì)E=12V，內(nèi)阻r=1Ω，滑動(dòng)變阻器R的阻值為5Ω，導(dǎo)軌間距L=0.5m，金屬桿ab的質(zhì)量m=0.2kg，桿與滑軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.5，滑軌與ab桿的電阻忽略不計(jì)．g=10m/s²，sin37°=0.6．
（1）通過計(jì)算判斷ab桿在滑軌上的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；
（2）求電源的輸出功率．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)閉合電路歐姆定律求解電流，根據(jù)安培力公式求解安培力大小，受力分析后求解最大靜摩擦力，先假設(shè)不滑動(dòng)，求解出靜摩擦力大小進(jìn)行判斷即可；
（2）根據(jù)P=I²R求解電源的輸出功率．

解答 解：（1）由閉合電路歐姆定律得：I=$\frac{E}{R+r}$=$\frac{12}{5+1}$A=2A；
故導(dǎo)體棒受到的安培力為：F=BIL=1×2×0.5N=1N；     
對(duì)導(dǎo)體棒受力分析，如圖所示：

在垂直滑軌方向平衡，故：N=mgcosθ+Fsinθ
最大靜摩擦力：f_max=μN(yùn)=1.1N             
假設(shè)導(dǎo)體棒靜止且摩擦力的方向沿斜面向上則有：
mgsinθ=Fcosθ+f           
解得：f=0.4N＜f_max，
所以導(dǎo)體棒靜止在斜面上；
（2）電源的輸出功率為：${P}_{1}={I}^{2}R$=2²×5W=20W；
答：（1）ab桿在滑軌上保持靜止；
（2）電源的輸出功率為20W．

點(diǎn)評(píng) 本題關(guān)鍵是力電綜合問題，關(guān)鍵是根據(jù)閉合電路歐姆定律求解電流，根據(jù)滑動(dòng)摩擦定律求解滑動(dòng)摩擦力后進(jìn)行判斷．