如图所示,两根平行金属导轨与水平面间的夹角为θ=37°,导轨间距为l=0.50m,金属杆ab、cd的质量均为m=1kg,电阻均为r=0.10Ω,垂直于导轨水平放置.整个装置处于匀强磁场中,

首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 共点力的平衡/2022-10-22 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 题目

如图所示,两根平行金属导轨与水平面间的夹角为θ=37°,导轨间距为l=0.50 m,金属杆ab、cd的质量均为m=1 kg,电阻均为r=0.10 Ω,垂直于导轨水平放置.整个装置处于匀强磁场中,磁场方向垂直于导轨平面向上,磁感应强度B=2.0 T.用平行于导轨方向的拉力拉着ab杆匀速向上运动,两杆与斜面间的动摩擦因数μ=0.3,不计导轨电阻,重力加速度g=10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8.则:要使cd杆静止在斜面上,拉力应为多大?

◎ 答案

12 N≤F≤16.8 N

◎ 解析

将两杆看作整体,受力分析如图所示,

其中Ff为ab杆和cd杆受到的摩擦力.
当cd杆有向上的运动趋势时,Ffcd方向沿斜面向下,F1=2mgsin θ+μmgcos θ+FfcdFfcd有最大值μmgcos θ时,F1也有最大值Fmax=2mg(sin θ+μcos θ)=16.8 N
当cd杆有向下的运动趋势时,Ffcd方向沿斜面向上,
F2=2mgsin θ+μmgcos θ-Ffcd
Ffcd有最大值μmgcos θ时,F2有最小值
Fmin=2mgsin θ=12 N.

◎ 知识点

    专家分析,试题“如图所示,两根平行金属导轨与水平面间的夹角为θ=37°,导轨间距为l=0.50m,金属杆ab、cd的质量均为m=1kg,电阻均为r=0.10Ω,垂直于导轨水平放置.整个装置处于匀强磁场中,…”主要考查了你对  【共点力的平衡】  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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