Question

【題目】如圖所示，PQ和EF為水平放置的平行金屬導(dǎo)軌，間距為l=1.0m，導(dǎo)體棒ab跨放在導(dǎo)軌上，棒的質(zhì)量為m=20g，將棒的中點(diǎn)用細(xì)繩跨過輕滑輪與物體c相連，物體c的質(zhì)量M=30g。在垂直導(dǎo)軌平面方向存在磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.2T的勻強(qiáng)磁場，磁場方向豎直向上，重力加速度g取10m/s2。

(1)若導(dǎo)軌是光滑的，則要保持物體c靜止不動(dòng)，應(yīng)該在棒中通入多大的電流?電流的方向如何?

(2)若導(dǎo)軌是粗糙的，且導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌間的最大靜摩擦力為導(dǎo)體棒ab重力的0.5倍，則要保持物體c靜止不動(dòng)，應(yīng)該在棒中通入多大的電流?電流的方向如何?

Answer 1

【答案】(1)1.5A，方向由a到b (2)，方向由a到b

【解析】

(1)當(dāng)導(dǎo)軌光滑時(shí)，設(shè)此時(shí)電流為I0，對棒由共點(diǎn)力平衡可知：

Mg=BI0l

解得：

根據(jù)左手定則判斷，棒中的電流方向由a到b；

(2)當(dāng)軌道粗糙時(shí)，設(shè)棒與導(dǎo)軌之間的最大靜摩擦力為f，大小為：

若，則靜摩擦力的方向與細(xì)繩的拉力方向相同，

設(shè)此時(shí)電流為I1，即有：

解得：

若，則靜摩擦力的方向與細(xì)繩的拉力方向相反，

設(shè)此時(shí)電流為I2，即有：

解得：

故ab棒中的電流范圍為：

根據(jù)左手定則判斷，棒中的電流方向由a到b。