Question

如图所示，通电金属杆ab质量m=12g，电阻R=1.5Ω，水平地放置在倾角θ=30⁰的光滑金属导轨上．导轨宽度，导轨电阻、导轨与金属杆的接触电阻忽略不计，电源内阻r=0.5Ω．匀强磁场的方向竖直向上，磁感强度B=0.2T．若金属棒ab恰能保持静止，求电源的电动势大小E．

Answer 1

解：金属棒静止在导轨上，受到重力G、导轨的支持力N和安培力F，由左手定则可知安培力方向水平向右，由平衡条件得
F=mgtan30°
又 F=BId
E=I（R+r）
联立解得：电动势 E=4.0V
答：电源的电动势大小E是4V．
分析：金属棒静止在导轨上，受到重力、导轨的支持力和安培力，由左手定则判断安培力的方向，作出力图，由平衡条件和安培力公式F=BId求出电流，由闭合电路欧姆定律求出电动势．
点评：本题是通电导体在磁场中平衡问题，分析和计算安培力是关键，安培力是联系力学与磁场的桥梁．