问题 计算题

(10分)质量为m=0.02 kg的通电细杆ab置于倾角为θ=37°的平行放置的导轨上,导轨的宽度d=0.2 m,杆ab与导轨间的动摩擦因数μ=0.4,磁感应强度B=2 T 的匀强磁场与导轨平面垂直且方向向下,如图所示.现调节滑动变阻器的触头,试求出为使杆ab静止不动,通过ab杆的电流范围为多少?

答案

题目分析:当电流较大时,导体有向上的运动趋势,所受静摩擦力向下,当静摩擦力达到最大时,磁场力为最大值,此时通过ab的电流最大为Imax;同理,当电流最小时,应该是导体受向上的最大静摩擦力,此时的安培力为,电流为Imin.

两种情况下的受力图如图所示,

由平衡条件得:

对第一种情况有:

   (1分)

      (1分)

       (1分)

           (1分)

解上述方程得: (1分)

对第二种情况有:

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   (1分)

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       (1分)

解上述方程得:  

则通过ab杆的电流范围为:   (1分)

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