Question

在傾角=30°的斜面上，固定一金屬框，寬l=0.25m，接入電動(dòng)勢(shì)E=12V、內(nèi)阻不計(jì)的電池．垂直框面放有一根質(zhì)量m=0.2kg的金屬棒ab，它與框架的動(dòng)摩擦因數(shù)為，整個(gè)裝置放在磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.8T的垂直框面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中（如圖11.2-５）．當(dāng)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R的阻值在什么范圍內(nèi)時(shí)，可使金屬棒靜止在框架上？（設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，框架與棒的電阻不計(jì)，g＝10m/s²）

Answer 1

1.6Ω≤R≤4.8Ω

解析:

金屬棒靜止在框架上時(shí)，摩擦力f的方向可能沿框面向上，也可能向下，需分兩種情況考慮．

　 當(dāng)變阻器R取值較大時(shí)，I較小，安培力F較小，在金屬棒重力分力mgsin作用下使棒有沿框架下滑趨勢(shì)，框架對(duì)棒的摩擦力沿框面向上（如圖11.2-６）．金屬棒剛好不下滑時(shí)滿足平衡條件

得       

（）

當(dāng)變阻器R取值較小時(shí)，I較大，安培力F較大，會(huì)使金屬棒產(chǎn)生沿框面上滑趨勢(shì)．因此，框架對(duì)棒的摩擦力沿框面向下（如圖11.2-７解）．金屬棒剛好不上滑時(shí)滿足平衡條件

得        

所以滑動(dòng)變阻器R的取值范圍應(yīng)為 1.6Ω≤R≤4.8Ω．