Question

6．如圖所示，電源電動(dòng)勢(shì)E=2V，內(nèi)電阻r=0.5Ω，豎直平面內(nèi)的導(dǎo)軌電阻可忽略，金屬棒的質(zhì)量m=0.1kg，電阻R=0.5Ω，它與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)?=0.4，有效長(zhǎng)度為L(zhǎng)=0.2m．為了使金屬棒能夠靠在豎直導(dǎo)軌外面靜止不動(dòng)，我們施加一豎直方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，設(shè)滑動(dòng)摩擦力等于最大靜摩擦力．（重力加速度g=10m/s²）問(wèn)：
（1）磁場(chǎng)方向是向上還是向下？
（2）磁感應(yīng)強(qiáng)度B至少應(yīng)是多大？

Answer 1

分析 導(dǎo)體棒受重力、軌道的彈力、安培力和摩擦力處于平衡，根據(jù)受力平衡，判斷出安培力的方向，從而得出磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向；根據(jù)平衡條件求解摩擦力和安培力，根據(jù)安培力公式和閉合電路歐姆定律列式求解磁感應(yīng)強(qiáng)度大小

解答 解：導(dǎo)體棒受重力、軌道的彈力、安培力和摩擦力處于平衡，安培力向內(nèi)，根據(jù)左手定則，磁場(chǎng)方向豎直向下；
安培力：
F=BIL
電流強(qiáng)度：
$I=\frac{E}{R+r}$=
由平衡條件，水平方向：
F_N=F
豎直方向：
μF_N=mg
解得：
$B=\frac{mg（R+r）}{μLE}=\frac{0.1×10×（0.5+0.5）}{0.4×0.2×2}T$=6.25T
答：磁感應(yīng)強(qiáng)度豎直向下，大小至少為6.25T

點(diǎn)評(píng) 本題是簡(jiǎn)單的力電綜合問(wèn)題，關(guān)鍵是根據(jù)平衡條件求解力，然后結(jié)合閉合電路歐姆定律公式、安培力公式列式求解