光滑平行金屬導軌間距為0.5m,水准放置,電源電動勢為E=1.5V,內阻r=2.0歐姆,金屬棒電阻R=2.8歐姆,與平行導軌垂直,其餘電阻不計,金屬棒處於磁感强度B=2.0T、方向與水方平向成60°角的勻强磁場中,則開始接通電路瞬間,金屬棒受到安培力的大小和方向如何?若金屬棒的質量為m=5*10負二次方kg,此時它對軌道的壓力是多少?

光滑平行金屬導軌間距為0.5m,水准放置,電源電動勢為E=1.5V,內阻r=2.0歐姆,金屬棒電阻R=2.8歐姆,與平行導軌垂直,其餘電阻不計,金屬棒處於磁感强度B=2.0T、方向與水方平向成60°角的勻强磁場中,則開始接通電路瞬間,金屬棒受到安培力的大小和方向如何?若金屬棒的質量為m=5*10負二次方kg,此時它對軌道的壓力是多少?


I=E/(R+r)=0.3125A,F=BIL=0.3125N,方向斜向下,跟導軌平面成30度角.
FN=mg+Fcos30=0.77N



水平面上有電阻不計的U形導軌NMPQ,它們之間的寬度為L=1m,M和P之間接入電動勢為E=10V的電源(不計內阻).現垂直於導軌擱一根質量為m=1kg、電阻為R=2Ω的金屬棒ab,並加一個範圍較大的勻强磁場,磁感應強度大小為B=0.5T,方向與水平面夾角為θ=37°且指向右斜上方,如圖所示.問:(1)當ab棒靜止時,ab棒受到的支持力和摩擦力各為多少?(2)若B的大小和方向均能改變,則要使ab棒所受支持力為零,B的大小至少為多少?此時B的方向如何?


(1)根據左手定則可知,棒ab所受的安培力方向垂直與棒斜向作上方,其受力截面圖為:Fx合=F摩-Fsinθ=0 ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ;& nbsp; ; ;&n…



水平面上有電阻不計的U形導軌NMPQ,它們之間的寬度為L=1m,M和P之間接入電動勢為E=10V的電源(不計內阻).現垂直於導軌擱一根質量為m=1kg、電阻為R=2Ω的金屬棒ab,並加一個範圍較大的勻强磁場,磁感應強度大小為B=0.5T,方向與水平面夾角為θ=37°且指向右斜上方,如圖所示.問:(1)當ab棒靜止時,ab棒受到的支持力和摩擦力各為多少?(2)若B的大小和方向均能改變,則要使ab棒所受支持力為零,B的大小至少為多少?此時B的方向如何?


(1)根據左手定則可知,棒ab所受的安培力方向垂直與棒斜向作上方,其受力截面圖為:Fx合=F摩-Fsinθ=0 ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ;& nbsp; ; ; ; ; ; ; ;①Fy合=FN+Fcosθ-mg=0 ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ;②F=BIL=BERL ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ;& nbsp; ; ; ; ; ; ;③解①②③式得:FN=mg-BLEcosθR=8N;F摩=BLERsinθ=1.5N.故當ab棒靜止時,ab棒受到的支持力為8N,摩擦力為1.5N.(2)要使ab棒受的支持力為零,其靜摩擦力必然為零,根據(1)問中受力圖可知:滿足上述條件的最小安培力應與ab棒的重力大小相等、方向相反,所以有:F=BIL=mg,即:BminERL=mg.解得最小磁感應強度:Bmin=mgREL=2T,由左手定則判斷出這種情況B的方向應水准向右.故要使ab棒所受支持力為零,B的大小至少2T,方向應水准向右.



如圖9-1.14所示,不計電阻的U形導軌水准放置,導軌寬l=0.5m,左端連接電源,電動勢E=6V,內阻r=0.9Ω和可變電阻R,在導軌上垂直於導軌放一電阻為0.1Ω的導體棒MN,並用水准輕繩通過定滑輪吊著質量為m=20g的重物,整個裝置處於豎直向上的勻强磁場中,改變可變電阻的阻值,在1Ω≤R≤5Ω的取值範圍內都能使MN處於靜止,求勻强磁場的磁感應強度.(g=10m/s2)
(圖中磁場方向向上,電流由內向外,即由M到N)


當R=1時,I=3A,此時f方向向右,f+mg=BIL
R=5時,I=1A,此時f方向向左,f+BIL=mg
所以B=2mg/L(I1+I2)=0.2T