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(10分)如图所示,在倾角为37°的固定金属导轨上,放置一个长L=0.4m、质量m=0.3kg的导体棒,导体棒垂直导轨且接触良好。导体棒与导轨间的动摩擦因数μ=0.5。金属导轨的一端接有电动势E=4.5 V、内阻r=0.50 Ω的直流电源,电阻R=2.5 Ω,其余电阻不计,假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。现外加一与导体棒垂直匀强磁场,(sin37°=0.6,cos37°=0.8  g=10m/s2)求:

(1) 使导体棒静止在斜面上且对斜面无压力,所加磁场的磁感应强度B的大小和方向;

(2) 使导体棒静止在斜面上,所加磁场的磁感应强度B的最小值和方向。

 

【答案】

(1)B=5T磁场的方向水平向左(2) B=1T磁场的方向垂直于斜面向上

【解析】

试题分析:(1)设导体棒中电流大小为I,  (1分)

解得 I=1.5A    (1分)

若导体棒静止在斜面上且对斜面无压力,安培力竖直向上,且有

   (2分)

解得 B=5T      (1分)

根据左手定则可以判定,磁场的方向水平向左(1分)

(2)能使导体棒静止在斜面上,且所加磁场磁感应强度B的最小时,

安培力的方向应平行于斜面向上,受力分析如图。则

    (2分)

解得 B=1T    (1分)

根据左手定则可以判定,磁场的方向垂直于斜面向上   (1分)

考点:考查安培力的计算

点评:难度较小,安培力的方向总是垂直于BI所构成的平面,安培力的方向不能判断错,再转化为受力平衡的问题进行分析

 

练习册系列答案
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如图所示,在倾角为θ=30°的斜面上,固定一宽L=0.25m的平行金属导轨,在导轨上端接入电源和变阻器.电源电动势E=12V,内阻r=1.0Ω一质量m=20g的金属棒ab与两导轨垂直并接触良好.整个装置处于磁感强度B=0.80T、垂直于斜面向上的匀强磁场中(导轨与金属棒的电阻不计).金属导轨是光滑的,取g=10m/s2,要保持金属棒在导轨上静止,求:
(1)金属棒所受到的安培力;
(2)通过金属棒的电流;
(3)滑动变阻器R接入电路中的阻值.

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如图所示,在倾角为θ的光滑固定斜面上,劲度系数分别为k1、k2的两个轻弹簧平行于斜面悬挂着,k1在上 k2在下,两弹簧之间有一质量为m1的重物,现用力F(未知)沿斜面向上缓慢推动m2,当两弹簧的总长等于两弹簧的原长之和时,
求:(1)k1轻弹簧的形变量
(2)m1上移的距离
(3)推力F的大小.

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如图所示,在倾角为30°的斜面上,由A点水平抛出一个物体,落在斜面上的B点处,A与B两点间距离是10m,( 取g=10m/s2)求:
(1)物体飞行的水平距离;
(2)物体在空中飞行的时间;
(3)初速度大小.

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A、v=v0
B、线框离开MN的过程中电流方向为adcba
C、当ab边刚越过JP时,线框加速度的大小为3 gsinθ
D、从ab边刚越过GH到ab边刚越过MN过程中,线框产生的热量为2mgLsinθ+
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32
mv02

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