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共点力的平衡
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如图所示，MN和PQ是水平光滑的导轨，ab为垂直搁在导轨上的导体棒，它们的电阻都可忽略不计．竖直的匀强磁场穿过导轨平面，导轨的左端与一电路连接，图中R1=5Ω，R2=15Ω，R3为滑
网友投稿 2022-10-22 00:00:00 零零社区
◎ 题目
如图所示，MN和PQ是水平光滑的导轨，ab为垂直搁在导轨上的导体棒，它们的电阻都可忽略不计．竖直的匀强磁场穿过导轨平面，导轨的左端与一电路连接，图中R
1
=5Ω，R
2
=15Ω，R
3
为滑动变阻器，伏特表的量程为0～20V，安培表的量程为0～3A．请完成下列问题：
（1）当滑动变阻器阻值调节为30Ω，ab棒向右匀速滑动时，两个电表中有一个满偏，另一个处于正常状态，请问是哪一个电表的指针满偏？另一个电表的示数是多少？
（2）在（1）题的情况下，若ab棒所受向右的水平拉力大小为20N，求ab棒匀速运动的速度大小；
（3）若ab棒在30N的水平拉力作用下匀速运动，为了使两个电表都能正常工作，求滑动变阻器的电阻值的变化范围．
◎ 答案
（1）假设电压表满偏，则通过变阻器的电流为I
3
=
U
R
3
=
20
30
A
=
2
3
A
，通过R
2
的电流为I
2
=
U
R
2
=
4
3
A
，则干路电流I=I
2
+I
3
=2A＜3A，所以电压表满偏正常，电流表的示数为2A．
（2）ab棒匀速运动时，水平拉力F与安培力大小相等，则有F
A
=F=BIL，得 BL=
F
I
=10N/A．
感应电动势E=U+IR
1
=（20+2×5）V=30V，
又E=BLv，则得
v=
E
BL
=3m/s
（3）当水平拉力为30N时，电路中电流为 I′=
F
A
′
BL
=
30
10
=3A，可见，电流表的示数与R
3
的取值无关，总是3A．R
2
与R
3
并联，R
3
越大，电压表示数越大，所以当电压表满偏时，R
3
的取值最大，此时I
2
=
4
3
A
，则
通过变阻器的电流为I
3
′=I′-I
2
=3A-
4
3
A
=
5
3
A
所以变阻器的电阻为
R
3
=
U
I
3
′
=12Ω
所以滑动变阻器的电阻值的变化范围为0～12Ω．
答：
（1）当滑动变阻器阻值调节为30Ω，ab棒向右匀速滑动时，两个电表中有一个满偏，另一个处于正常状态，电压表的指针满偏，电流表的示数是2A．
（2）在（1）题的情况下，若ab棒所受向右的水平拉力大小为20N，ab棒匀速运动的速度大小是3m/s；
（3）若ab棒在30N的水平拉力作用下匀速运动，为了使两个电表都能正常工作，滑动变阻器的电阻值的变化范围为0～12Ω．
◎ 解析
“略”
◎ 知识点
专家分析，试题“如图所示，MN和PQ是水平光滑的导轨，ab为垂直搁在导轨上的导体棒，它们的电阻都可忽略不计．竖直的匀强磁场穿过导轨平面，导轨的左端与一电路连接，图中R1=5Ω，R2=15Ω，R3为滑…”主要考查了你对 【共点力的平衡】，【闭合电路欧姆定律】，【磁场对通电导线的作用：安培力、左手定则】 等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”，你可以点击相应的链接进行查看和学习。
http://www.00-edu.com/html/202210/322738.html
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