问题 计算题

水平放置的两个平行金属轨道相距0.2m,上面有一质量为0.04kg的不计内阻的均匀金属棒ab,电源电动势为6V,内阻为0.5Ω,滑动变阻器调到2.5Ω时,要在金属棒所在位置施加一个垂直于ab的匀强磁场,才能使金属棒ab对轨道的压力恰好为零。(g=10m/s2)

(1)求匀强磁场的大小和方向.

(2)若保持磁感应强度B的大小不变,方向顺时针转37°,此时ab仍然静止,则轨道对ab的支持力和摩擦力为多大?

答案

(1)根据闭合回路欧姆定律,电路中电流为

       (2分)

根据导体棒平衡,安培力与重力二力平衡,安培力方向竖直向上,大小

F=mg=0.4N

根据安培力性质

             (2分)

根据左手定则,磁感应强度方向水平向左。  (1分)

(2)当磁感应强度顺时针转θ=37º时,安培力也顺时针旋转θ,且大小不变,此时导体棒受力如图所示,根据导体棒水平方向受力平衡

Fsinθ="f       "

               

根据导体棒竖直方向受力平衡

Fcosθ+N="mg                  " (3分)

带入数据解得

N=0.08N,f="0.24N             " (2分)

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