Question

【題目】如圖所示，通電金屬桿ab質(zhì)量m=12g,電阻R=1.5Ω，水平地放置在傾角θ=30°的光滑金屬導(dǎo)軌上.導(dǎo)軌寬度,導(dǎo)軌電阻、導(dǎo)軌與金屬桿的接觸電阻忽略不計(jì)，電源內(nèi)阻r=0.5Ω.勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向豎直向上，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.2T.(g=10)若金屬棒ab恰能保持靜止,求：

（1）電源的電動(dòng)勢(shì)大小E；

（2）使金屬棒對(duì)導(dǎo)軌壓力為零的最小磁感應(yīng)強(qiáng)度大小和方向；

（3）使金屬棒靜止在斜面上的最小磁感應(yīng)強(qiáng)度大小和方向.

Answer 1

【答案】(1) E=4.0V (2) B1=0.6T, 方向沿斜面向下 (3),方向垂直斜面向上

【解析】

(1)金屬棒ab恰好靜止，受力平衡

解得：

通電導(dǎo)體棒所受安培力：

由閉合電路的歐姆定律：

聯(lián)立解得電動(dòng)勢(shì)：

E=4.0V

(2)由受力分析可知，要使金屬棒對(duì)導(dǎo)軌壓力為零，當(dāng)磁場(chǎng)方向沿斜面向下時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度最�。ㄔO(shè)為B1）,則:

F=mgcos30°

F＝B1Id

解得：

B1=0.6T

(3)由受力分析可知，金屬棒靜止在斜面上，只有當(dāng)磁場(chǎng)方向垂直斜面向上時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度最小（設(shè)為B2）則:

F=mgsin30°

F＝B2Id

解得: