Question

如圖所示，兩根無電阻導(dǎo)軌與水平面成角放置，兩導(dǎo)軌間距離為d=0.5m，在導(dǎo)軌上垂直于導(dǎo)軌水平放一根質(zhì)量m=0.2kg、長(zhǎng)度略大于d、電阻R=4Ω的均勻金屬桿，導(dǎo)軌下端與一個(gè)內(nèi)阻r=1Ω電動(dòng)勢(shì)未知的電源兩極相連，桿與導(dǎo)軌間最大靜摩擦力N.當(dāng)導(dǎo)軌間有豎直向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=2T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)時(shí)，桿與導(dǎo)軌間剛好無摩擦力.求：

（1）電源的電動(dòng)勢(shì)E.

（2）若將磁場(chǎng)改為垂直于導(dǎo)軌平面向下，要保證金屬桿剛好不向下滑動(dòng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小不得超過多少？（g=10m/s², sin37°=0.6, cos37°=0.8）

 

Answer 1

【答案】

（1）棒在三個(gè)力作用下平衡，其中安培力F₁方向水平向右（如圖1所示）.

 

且安培力大小F₁=Bid   （1分）

由平衡條件得F₁cos37°= mg sin37°  （1分）

回路中電流（A）（1分）

電源的電動(dòng)勢(shì)E=I（R+r）=1.5×(4+1)=7.5V （2分）

（2）棒剛好不下滑時(shí)，受力如圖2所示.

其中安培力F₂=B_mId

由平衡條件得B_mId+mgsin 37°=f_m  （2分）

（2分）

【解析】略