Question

5．如圖所示，跟水平面成θ=37°角且連接電源的光滑金屬框架寬L=20cm，一根重為G的金屬棒ab水平放在金屬框架，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.6T，方向豎直向上，金屬棒ab的電阻R_ab=1Ω，電源電動勢為25V，內(nèi)阻r=1Ω，當(dāng)滑動變阻器的電阻為3Ω時，金屬棒剛好處于靜止?fàn)顟B(tài)．
（1）求通過金屬棒的電流大小
（2）求金屬棒的重力大小？（sin 37°=0.6，cos37°=0.8）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)閉合電路歐姆定律列式求解電流強(qiáng)度；
（2）由題，金屬棒處于靜止?fàn)顟B(tài)時，受力平衡，分析受力情況，求出安培力，由平衡條件求解重力G．

解答 解：（1）根據(jù)閉合電路歐姆定律，有：
I=$\frac{E}{{{R_{ab}}+R+r}}=\frac{25V}{1Ω+3Ω+1Ω}=5A$
（2）金屬棒與磁場垂直，所受安培力大小為：F=BIL=0.6×5×0.2N=0.6N
金屬棒處于靜止?fàn)顟B(tài)時，受到重力G、安培力F和斜面的支持力N，由平衡條件得
F=Gsin37°
得到：
G=$\frac{F}{sin37°}$=$\frac{0.6}{0.6}$=1N
答：（1）通過金屬棒的電流大小為0.6A；
（2）金屬棒的重力大小為1N．

點評 本題是通電導(dǎo)體在磁場平衡問題，安培力是聯(lián)系力與磁場和橋梁，關(guān)鍵在于安培力的分析和計算．