Question

12．如圖所示，兩平行水平放置的金屬導軌間的距離L=0.4m，在導軌所在平面內，分布著方向垂直紙面向外的勻強磁場．金屬導軌的一端接有電動勢E=5V、內阻r=0.5Ω的直流電源．現(xiàn)把一個質量m=0.5kg的導體棒ab放在金屬導軌上，導體棒始終保持靜止．導體棒與金屬導軌垂直且接觸良好，導軌與導體棒之間的動摩擦因數(shù)μ=0.2．導體棒與金屬導軌接觸的兩點間的電阻R₀=1.5Ω金屬導軌電阻不計．假設金屬導軌與導體棒之間的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力（g=10m/s²）．問：
（1）通過導體棒的電流大小？
（2）導體受到的安培力的方向？
（3）為使導體棒始終保持靜止，磁感應強度不能大于多少？

Answer 1

分析 （1）根據(jù)閉合電路歐姆定律求出電流的大小．
（2）根據(jù)左手定則判斷出安培力方向．
（3）導體棒受重力、支持力、安培力、摩擦力處于平衡，根據(jù)共點力平衡求出磁感應強度最大值．

解答 解：（1）導體棒、金屬導軌和直流電源構成閉合電路，根據(jù)閉合電路歐姆定律有：
I=$\frac{E}{{R}_{0}+r}=\frac{5}{1.5+0.5}A\\;=2.5A$
（2）由左手定則可知受到的安培力方向向右
（3）導體棒受到的安培力：
F_安=BIL
受到的摩擦力為f=μmg
由BIL=μmg解得
B=1T
答：（1）通過導體棒的電流大小為2.5A
（2）導體受到的安培力的方向向右
（3）為使導體棒始終保持靜止，磁感應強度不能大于1T

點評 解決本題的關鍵掌握閉合電路歐姆定律，安培力的大小公式，以及會利用共點力平衡去求未知力．