如圖12所示，兩平行金屬導軌間的距離d＝1.0m，導軌所在平面與水平面之間的夾角為θ＝53°，在導軌所在的空間...

問題詳情：

如圖12所示，兩平行金屬導軌間的距離d＝1.0 m，導軌所在平面與水平面之間的夾角為θ＝53°，在導軌所在的空間內分佈着磁感應強度大小為B＝1.5 T，方向垂直於導軌所在平面向上的勻強磁場，導軌的一端接有電動勢E＝6.0 V，內阻r＝1.0 Ω的直流電源。現將一質量m＝0.5 kg，電阻R＝3.0 Ω，長度為1.0 m的導體棒ab垂直導軌放置，開關S接通後導體棒剛好能保持靜止。已知電路中定值電阻R0＝6.0 Ω，重力加速度g＝10 m/s2，sin 53°＝0.8，cos 53°＝0.6，導體棒受到的最大靜摩擦力等於滑動摩擦力，求：

圖12

(1)導體棒中通過的電流大小；

(2)導體棒與導軌間的動摩擦因數。

【回答】

解析　(1)由電路知識可知，導體棒與定值電阻R0並聯後接在電源兩端，設電路中的總電阻為R總，則有R總＝＋r，代入數據可得R總＝3 Ω，由閉合電路歐姆定律可知，電路中的總電流I＝＝2 A，導體棒ab兩端的電壓為Uab＝E－Ir，代入數據可得Uab＝4 V，所以流經導體棒的電流IR＝＝ A。

(2)對導體棒進行受力分析如圖所示。

設導軌對導體棒的支持力大小為FN，摩擦力大小為Ff，導體棒受到的安培力大小為F。由題意可知，導體棒中的電流方向為b→a，由左手定則可知，導體棒受到的安培力沿導軌所在的平面向上，其大小 F＝BIRd，代入數據有F＝2 N，又因為重力沿導軌所在的平面向下的分量為mgsin 53°＝4 N，所以可判斷出此時的摩擦力方向一定沿導軌所在的平面向上，且大小為Ff＝mgsin 53°－F，即Ff＝2 N，又Ff＝μmgcos 53°，代入數據解得μ＝。

*　(1) A　(2)

知識點：專題一 力與物體的平衡

題型：計算題