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如图所示,两平行金属导轨间距,导轨与水平面成.导轨上端连接有,的电源和滑动变阻器.长度也为的金属棒垂直导轨放置且与导轨接触良好,金属棒的质量,电阻,整个装置处在竖直向上的匀强磁场中,金属棒一直静止在导轨上.当滑动变阻器的阻值时金属棒刚好与导轨间无摩擦力.,,.求:
此时电路中的电流;
当滑动变阻器接入电路的电阻为时金属棒受到的摩擦力.
  • 试题详解
  • 解题思路:
    根据闭合电路欧姆定律求解此时电路中的电流;
    根据题意,滑动变阻器的阻值时金属棒刚好与导轨间无摩擦力,分析棒的受力,根据平衡条件和安培力可求出磁感应强度.再运用闭合电路欧姆定律求出滑动变阻器接入电路的电阻为时电路中电流,求出棒所受的安培力,判断摩擦力的方向,再根据平衡条件求解摩擦力.
  • 解答过程:
    解:根据闭合电路欧姆定律,当滑动变阻器的电阻为时,
    电流
    金属棒受重力,安培力和支持力如图.
    根据平衡条件可得,

    联立上式,解得磁感应强度
    当滑动变阻器的电阻为时,电流


    ,故金属棒受到沿导轨平面向上的摩擦力
    根据平衡条件可得,
    联立解得:
    答:此时电路中的电流;当滑动变阻器接入电路的电阻为时金属棒受到的摩擦力为.
  • 试题点评:
    本题是通电导体在磁场中平衡问题,运用闭合电路欧姆定律和平衡条件求是关键,再根据平衡条件求解摩擦力.
  • 动态知识树
    高中物理 -> 力学 -> 电磁学 -> 相互作用、力与机械 -> 电路与恒定电流 -> 磁场 -> 共点力平衡的条件及其应用 -> 闭合电路的欧姆定律 -> 安培力
  • 题目来源

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