Question

【題目】如圖所示，兩平行金屬導軌間的距離L＝0.40 m，金屬導軌所在的平面與水平面夾角θ＝37°，在導軌所在平面內，分布著磁感應強度B＝0.50 T、方向垂直于導軌所在平面的勻強磁場。金屬導軌的一端接有電動勢E＝4.5 V、內阻r＝0.50 Ω的直流電源。現把一個質量m＝0.040 kg的導體棒ab放在金屬導軌上，導體棒恰好靜止。導體棒與金屬導軌垂直且接觸良好，導體棒與金屬導軌接觸的兩點間的電阻R0＝2.5 Ω，金屬導軌電阻不計，g取10 m/s2。

已知sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，求：

(1)電源的輸出功率

(2)導體棒受到的摩擦力的大小和方向；

Answer 1

【答案】(1)5.75W；(2)0.06N，方向沿斜面向下

【解析】

(1) 導體棒、金屬導軌和直流電源構成閉合電路，根據閉合電路歐姆定律求解電流，根據P=I2 R0求解功率；（2）根據共點力平衡條件列式求解摩擦力。

(1)根據閉合電路歐姆定律：

E=I(R0+r)

P=I2 R0

P=5.75W

(2)導體棒受到的安培力：F安=BIL

根據共點力平衡條件，有：mgsin370+f=F安

解得：f=0.06N ，方向沿斜面向下