Question

【題目】如圖所示，兩平行金屬導(dǎo)軌間的距離L，金屬導(dǎo)軌所在的平面與水平面夾角為θ，在導(dǎo)軌所在平面內(nèi)，分布著磁感應(yīng)強(qiáng)度B、方向垂直于導(dǎo)軌所在平面向上的勻強(qiáng)磁場。金屬導(dǎo)軌的一端接有電動勢E、內(nèi)阻r的直流電源，導(dǎo)線電阻不計(jì)�，F(xiàn)把一個(gè)質(zhì)量m且電阻R的導(dǎo)體棒ab放在金屬導(dǎo)軌上，此時(shí)導(dǎo)體棒靜止且緊壓于導(dǎo)軌上。導(dǎo)體棒與金屬導(dǎo)軌垂直且接觸良好，重力加速度取g．求：

(1)畫出導(dǎo)體棒ab受力分析圖；

(2)通過導(dǎo)體棒ab的電流大��；

(3)導(dǎo)體棒ab所受的安培力大小和方向；

(4)導(dǎo)體棒ab所受的摩擦力大小和方向．

Answer 1

【答案】(1) ；(2)；(3)沿斜面向下；(4) ，沿斜面向上。

【解析】

根據(jù)閉合電路歐姆定律求出電流的大小，并根據(jù)安培力的公式F=BIL求出安培力的大小

導(dǎo)體棒受重力、支持力、安培力、摩擦力處于平衡，根據(jù)共點(diǎn)力平衡求出摩擦力的大小與方向；

根據(jù)牛頓第二定律，結(jié)合運(yùn)動學(xué)公式，即可求解。

(1)對棒受力分析，并進(jìn)行重力的分解，如圖所示

(2) 閉合電路歐姆定律，則有：

；

(3) 安培力大小公式為：F安=BIL=，由左手定則可知，安培力方向沿斜面向下；

(4)由平衡狀態(tài)可知，f=mgsinθ+F安，所以摩擦力f=，方向沿斜面向上。