Question

【題目】如圖所示，兩平行金屬導(dǎo)軌所在的平面與水平面夾角θ=，導(dǎo)軌的一端接有電動勢E =3V、內(nèi)阻r=0.5Ω的直流電源，導(dǎo)軌間的距離L=0.4m。在導(dǎo)軌所在空間內(nèi)分布著磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T、方向垂直于導(dǎo)軌所在平面向上的勻強(qiáng)磁場。現(xiàn)把一個質(zhì)量m=0.04kg的導(dǎo)體棒ab放在金屬導(dǎo)軌上，導(dǎo)體棒與金屬導(dǎo)軌垂直、且接觸良好，導(dǎo)體棒的電阻R=1.0Ω，導(dǎo)體棒恰好能靜止。金屬導(dǎo)軌電阻不計。（g取10m/s2，sin=0.6，cos=0.8）求：

（1）ab受到的安培力大小和方向；

（2）ab受到的摩擦力大小。

Answer 1

【答案】（1）0.40N（2）0.16N

【解析】

(1)導(dǎo)體棒、金屬導(dǎo)軌和直流電源構(gòu)成閉合電路，根據(jù)閉合電路歐姆定律有：

導(dǎo)體棒受到的安培力：

F安=ILB=2×0.40×0.50N=0.40N

方向沿斜面向上

(2)導(dǎo)體棒所受重力沿斜面向下的分力：

F1=mgsin=0.04×10×0.6N=0.24N

由于F1小于安培力，故導(dǎo)體棒沿斜面向下的摩擦力f，根據(jù)共點力平衡條件得：

mgsin+f =F安

解得：

f=F安-mgsin=（0.40-0.24）N=0.16N