Question

【題目】如圖所示，質(zhì)量m=1kg的通電導(dǎo)體棒在安培力作用下靜止在傾角為37°、寬度L=1m的光滑絕緣框架上，磁場(chǎng)方向垂直于框架平面向下（磁場(chǎng)僅存在于絕緣框架內(nèi)）．右側(cè)回路中，電源的電動(dòng)勢(shì)E=8V、內(nèi)阻r=1Ω，額定功率為8W、額定電壓為4V的電動(dòng)機(jī)M正常工作．取sin37°=0.6，cos37°=0.8，重力加速度大小g=10m/s2．試求：

（1）電動(dòng)機(jī)當(dāng)中的電流IM與通過電源的電流I總．

（2）金屬棒受到的安培力大小及磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大�。�

Answer 1

【答案】（1）電動(dòng)機(jī)當(dāng)中的電流是2A，通過電源的電流是4A；

（2）金屬棒受到的安培力大小是6N，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小3T．

【解析】

試題分析：（1）由P=UI求出電動(dòng)機(jī)中的電流，由串并聯(lián)電路的電壓關(guān)系得到內(nèi)電阻上的電壓，由歐姆定律得到干路電流；

（2）進(jìn)而得到磁場(chǎng)中導(dǎo)線的電流，由平衡條件得到安培力，由安培力公式得到B．

解：（1）電動(dòng)機(jī)的正常工作時(shí)，有：PM=UIM

代入數(shù)據(jù)解得：IM=2A

通過電源的電流為：I總===4A

（2）導(dǎo)體棒靜止在導(dǎo)軌上，由共點(diǎn)力的平衡可知，安培力的大小等于重力沿斜面向下的分力，即：F=mgsin37°=6N

流過電動(dòng)機(jī)的電流I為：I=I總 IM=4A 2A=2A

F=BIL

解得：B=3T

答：（1）電動(dòng)機(jī)當(dāng)中的電流是2A，通過電源的電流是4A；

（2）金屬棒受到的安培力大小是6N，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小3T．