如图所示,两平行金属导轨间的距离L=0.40m,金属导轨所在的平面与水平面夹角θ=37°,在导轨所在平面内,分布着磁感应强度B=0.50T、方向垂直遇导轨所在平面的匀强磁场.金属导

首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 力的合成/2022-10-22 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 题目

如图所示,两平行金属导轨间的距离L=0.40m,金属导轨所在的平面与水平面夹角θ=37°,在导轨所在平面内,分布着磁感应强度B=0.50T、方向垂直遇导轨所在平面的匀强磁场.金属导轨的一端接有电动势E=4.5V、内阻r=0.50Ω的直流电源.现把一个质量m=0.040kg的导体棒ab放在金属导轨上,导体棒恰好静止.导体棒与金属导轨垂直、且接触良好,导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R0=2.5Ω,金属导轨电阻不计,g取10m/s2.已知sin37°=0.60,cos37°=0.80,求:
(1)导体棒受到的安培力大小;
(2)导体棒受到的摩擦力;
(3)若只把匀强磁场B的方向改为竖直向上,其他条件都不变,导体棒受到的摩擦力有多大?
魔方格

◎ 答案

(1)导体棒、金属导轨和直流电源构成闭合电路,根据闭合电路欧姆定律有:
I=
E
R+r
=
4.5
0.5+2.5
A
=1.5A
导体棒受到的安培力:
F=BIL=0.3N
(2)导体棒所受重力沿斜面向下的分力F1=mg sin37°=0.24N
由于F1小于安培力,故导体棒受沿斜面向下的摩擦力f
根据共点力平衡条件
mg sin37°+f=F
解得:f=0.06N
(3)匀强磁场B的方向改为竖直向上时,安培力水平向右,
将其沿斜面与垂直斜面分解,可得,Fcos37°=0.3×0.8N=0.24N
 而重力的下滑分力,F1=mg sin37°=0.24N
因此金属棒不受摩擦力.
答:(1)导体棒受到的安培力大小0.3N;
(2)导体棒受到的摩擦力0.06N;
(3)若只把匀强磁场B的方向改为竖直向上,其他条件都不变,导体棒受到的摩擦力为零.

◎ 解析

“略”

◎ 知识点

    专家分析,试题“如图所示,两平行金属导轨间的距离L=0.40m,金属导轨所在的平面与水平面夹角θ=37°,在导轨所在平面内,分布着磁感应强度B=0.50T、方向垂直遇导轨所在平面的匀强磁场.金属导…”主要考查了你对  【滑动摩擦力、动摩擦因数】,【力的合成】,【共点力的平衡】,【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。

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