Question

【題目】如面所示，寬度為的平行金屬導軌與水平面之間的夾角為，金屬棒ab重直導軌水平放置，處于靜止狀態。已知金屬棒質量，電阻為，金屬棒與導軌間的動摩擦因數為0.5。整個裝置處于豎直向上的勻強磁場中，磁場的磁感應強度為B=2T，導軌所接電源的電動勢為E=10V，內阻。若最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，滑動變阻器的阻值符合要求，其他電阻不計，g=10m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8，求

(1)金屬棒所受安培力的最大值；

(2)滑動變阻器接入電路中阻值的最大值。

Answer 1

【答案】（1）10N；（2）9Ω

【解析】

(1)當金屬棒剛好達到向上運動的臨界狀態時，金屬棒受到的摩擦力為最大靜摩擦力，此時金屬棒所受安培力最大，設為，其受力情況如圖所示

根據平衡條件可得

可得

(2)當金屬棒剛好要向下運動時，所受安培力最小，設為，其受力情況如圖所示

根據平衡條件可得

可得

因磁場與金屬棒垂直，所以金屬棒受到的安培力為

解得

此電流為最小電流，由閉合電路歐姆定律得

可得