Question

8．如图所示，水平金属导轨处在磁感应强度B=5T的匀强磁场中，磁场方向垂直导轨平面竖直向下，导轨间接有直流电源，电动势E=3V，内阻r=1Ω，平行导轨间距L=80cm，质量为m=0.5kg的金属棒ab垂直放置于平行导轨上，恰能静止，金属棒ab接入导轨间的电阻R=5Ω，金属棒与导轨间的滑动摩擦因数为μ，取g=10m/s²求：
（1）通过金属棒ab的电流强度；
（2）金属棒ab受到的摩擦力大小及方向．

Answer 1

分析 （1）由图，导体棒与磁场垂直，由F=BIL求解安培力的大小，其中I由闭合电路欧姆定律求出；
（2）．安培力的方向由左手定则判断，分析导体棒的情况，由平衡条件求出轨道对导体棒的阻力的大小和方向．

解答 解：（1）由闭合电路欧姆定律得电路中的电流为：I=$\frac{\;E}{R+r}$=$\frac{3}{5+1}$A=0.5A
（2）由左手定则可知，安培力的方向：水平向左；安培力的大小为：F_A=BIL
对导体棒，由平衡条件得：F_A=F_f；
代入数据解得：F_f=2N；
其阻力方向水平向右．
答：（1）通过金属棒ab的电流强度是0.5A；
（2）金属棒ab受到的摩擦力大小是2A，方向水平向右．

点评 本题是通电导体棒在磁场中平衡问题，安培力分析和计算是解题的关键，同时掌握受力平衡条件的应用．