Question

【题目】如面所示，宽度为的平行金属导轨与水平面之间的夹角为，金属棒ab重直导轨水平放置，处于静止状态。已知金属棒质量，电阻为，金属棒与导轨间的动摩擦因数为0.5。整个装置处于竖直向上的匀强磁场中，磁场的磁感应强度为B=2T，导轨所接电源的电动势为E=10V，内阻。若最大静摩擦力等于滑动摩擦力，滑动变阻器的阻值符合要求，其他电阻不计，g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8，求

(1)金属棒所受安培力的最大值；

(2)滑动变阻器接入电路中阻值的最大值。

Answer 1

【答案】（1）10N；（2）9Ω

【解析】

(1)当金属棒刚好达到向上运动的临界状态时，金属棒受到的摩擦力为最大静摩擦力，此时金属棒所受安培力最大，设为，其受力情况如图所示

根据平衡条件可得

可得

(2)当金属棒刚好要向下运动时，所受安培力最小，设为，其受力情况如图所示

根据平衡条件可得

可得

因磁场与金属棒垂直，所以金属棒受到的安培力为

解得

此电流为最小电流，由闭合电路欧姆定律得

可得