Question

【題目】如圖所示，兩平行金屬導(dǎo)軌間的距離L＝0.40 m，金屬導(dǎo)軌所在的平面與水平面夾角θ＝37°，在導(dǎo)軌所在平面內(nèi)，分布著磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.50 T、方向垂直于導(dǎo)軌所在平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。金屬導(dǎo)軌的一端接有電動(dòng)勢(shì)E＝4.5 V、內(nèi)阻r＝0.50 Ω的直流電源�，F(xiàn)把一個(gè)質(zhì)量m＝0.040 kg的導(dǎo)體棒ab放在金屬導(dǎo)軌上，導(dǎo)體棒恰好靜止。導(dǎo)體棒與金屬導(dǎo)軌垂直且接觸良好，導(dǎo)體棒與金屬導(dǎo)軌接觸的兩點(diǎn)間的電阻R0＝2.5 Ω，金屬導(dǎo)軌電阻不計(jì)，g取10 m/s2。

已知sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，求：

(1)電源的輸出功率

(2)導(dǎo)體棒受到的摩擦力的大小和方向；

Answer 1

【答案】(1)5.75W；(2)0.06N，方向沿斜面向下

【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)閉合電路歐姆定律求解電流，根據(jù)P=I2 R0求解功率；（2）根據(jù)共點(diǎn)力平衡條件列式求解摩擦力。

(1)根據(jù)閉合電路歐姆定律：

E=I(R0+r)

P=I2 R0

P=5.75W

(2)導(dǎo)體棒受到的安培力：F安=BIL

根據(jù)共點(diǎn)力平衡條件，有：mgsin370+f=F安

解得：f=0.06N ，方向沿斜面向下