Question

4．如图所示，MN，PQ为水平放置的金属导轨，直导体棒ab与导轨垂直放置，且接触良好，导轨间距L=10cm，其电阻为R=2Ω，导轨所在的区域处在匀强磁场中，磁场方向竖直向下，磁感应强度B=0.2T，电源电动势E=3V，内电阻r=1Ω，开关S接通后直导体棒ab仍静止不动，求直导体棒ab所受的摩擦力的大小和方向．

Answer 1

分析 根据闭合电路的欧姆定律求的电流；由F=BIL求的安培力大小，由左手定则确定方向；根据共点力平衡求的摩擦力大小和方向．

解答 解：由闭合电路的欧姆定律可得：
I=$\frac{E}{R+r}=\frac{3}{2+1}A=1A$
由安培定则可知安培力方向右，大小为：
F=BIL=0.2×1×0.1N=0.02N
有共点力平衡可知：
f=F=0.02N，方向向左
答：直导线ab所受摩擦力的大小为0.02N，方向向左．

点评 本题借助安培力考查了平衡条件的应用，关键是明确等效电路，利用闭合电路的欧姆定律求的电流大小