如圖,在傾角為37°的固定金屬導軌上,放置一個長L=0.4m、質量m=0.3kg的導體棒,導體棒垂直導軌且接觸...
問題詳情:
如圖,在傾角為37°的固定金屬導軌上,放置一個長L=0.4m、質量m=0.3kg的導體棒,導體棒垂直導軌且接觸良好.導體棒與導軌間的動摩擦因數μ=0.5.金屬導軌的一端接有電動勢E=4.5V、內阻r=0.50Ω的直流電源,電阻R=2.5Ω,其餘電阻不計,假設最大靜摩擦力等於滑動摩擦力.現外加一與導體棒垂直勻強磁場,(sin37°=0.6,cos37°=0.8 g=10m/s2)求:
(1)使導體棒靜止在斜面上且對斜面無壓力,所加磁場的磁感應強度B的大小和方向;
(2)使導體棒靜止在斜面上,所加磁場的磁感應強度B的最小值和方向.
【回答】
解:(1)設導體棒中電流大小為I,
根據閉合電路歐姆定律:E=I(R+r),解得:I===1.5A,
若導體棒靜止在斜面上且對斜面無壓力,安培力豎直向上,且有mg=ILB
解得:B===5T
根據左手定則可以判定,磁場的方向水平向左;
(2)能使導體棒靜止在斜面上,且所加磁場磁感應強度B的最小時,安培力的方向應平行於斜面向上,受力分析如圖.
則mgsinα﹣μmgcosα﹣ILB=0
代入資料:0.3×10×0.6﹣0.5×0.3×10×0.8﹣1.5×0.4×B=0
即:1.8﹣1.2﹣0.6B=0
解得:B=1T
根據左手定則可以判定,磁場的方向垂直於斜面向上.
答:(1)使導體棒靜止在斜面上且對斜面無壓力,所加磁場的磁感應強度B的大小為5T,方向水平向左;
(2)使導體棒靜止在斜面上,所加磁場的磁感應強度B的最小值為1T,方向垂直於斜面向上.
知識點:磁場對通電導線的作用力
題型:計算題
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