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如图所示,在与水平面成60°角的光滑金属导轨间连一电源,在相距为1m的平行导轨上放一质量为0.3㎏的金属棒ab(ab棒垂直导轨),磁场方向竖直向上,当棒中电流为3A时棒恰好静止.求磁感应强度B和棒对导轨的压力大小(g=10m/s2

【答案】分析:金属棒ab受到重力mg、导轨的支持力FN和安培力F作用,安培力F=BIL,根据平衡条件求解磁感应强度B和导轨对棒的支持力,再求出棒对导轨的压力.
解答:解:金属棒ab受到重力mg、导轨的支持力FN和安培力F作用,力图如图所示.
根据平衡条件得
     F=mgtan60°
     FN=2mg
又F=BIL
得到B==1.73T,FN=6N
由牛顿第三定律得棒对导轨的压力大小为6N.   
答:磁感应强度B为1.73T,棒对导轨的压力大小6N.
点评:本题是通电导体在磁场中平衡问题,往往分析和计算安培力是关键.
练习册系列答案
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(2012?南充二模)如图所示,在与水平面成θ=30°角的平面内放置两条平行、光滑且足够长的金属轨道,其电阻可忽略不计.空间存在着匀强磁场,磁感应强度B=0.20T,方向垂直轨道平面向上.导体棒ab、cd垂直于轨道放置,且与金属轨道接触良好构成闭合回路,每根导体棒的质量m=2.0×10-2kg,回路中每根导体棒电阻r=5.0×10-2Ω,金属轨道宽度l=0.50m.现对导体棒ab施加平行于轨道向上的拉力,使之匀速向上运动.在导体棒ab匀速向上运动的过程中,导体棒cd始终能静止在轨道上.g取10m/s2.求:
(1)导体棒cd受到的安培力大小;
(2)导体棒ab运动的速度大小;
(3)拉力对导体棒ab做功的功率.

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如图所示,在与水平面成θ=30°的平面内放置两条平行、光滑且足够长的金属轨道,其电阻可忽略不计.空间存在着匀强磁场,磁感应强度B=0.20T,方向垂直轨道平面向上.导体棒ab、cd垂直于轨道放置,且与金属轨道接触良好构成闭合回路,每根导体棒的质量m=2.0×10-2kg,回路中每根导体棒电阻r=5.0×10-2Ω,金属轨道宽度l=0.50m.现对导体棒ab施加平行于轨道向上的拉力,使之以速度v匀速向上运动.在导体棒ab匀速向上运动过程中,导体棒cd始终能静止在轨道上.g取10m/s2,求:
(1)导体棒cd受到的安培力大小;
(2)导体棒ab运动的速度大小;
(3)如果导体棒ab的速度突然变为原来的2倍,且保持匀速上滑,问①cd棒最开始加速度a为多大?②cd棒最终速度大小为多少?

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(13分) 如图所示,在与水平面成=300角的平面内放置两条平行、光滑且足够长的金属轨道,其电阻可忽略不计。空间存在着匀强磁场,磁感应强度B=0.20 T,方向垂直轨道平面向上。导体棒abcd垂直于轨道放置,且与金属轨道接触良好构成闭合回路,每根导体棒的质量m=2.0×10-1kg,回路中每根导体棒电阻r= 5.0×10-2Ω,金属轨道宽度l=0.50 m。现对导体棒ab施加平行于轨道向上的拉力,使之匀速向上运动。在导体棒ab匀速向上运动的过程中,导体棒cd始终能静止在轨道上。g取10 m/s2,求:

(1)导体棒cd受到的安培力大小;

(2)导体棒ab运动的速度大小;

(3)拉力对导体棒ab做功的功率。

 

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