Question

16．如图所示，在跟水平面成37°角且连接电源的金属框架上，放一条长30cm、重为0.3N的金属杆ab，磁感应强度B=0.4T，方向垂直于框架平面，当通过金属杆的电流为2A时，它刚好处于静止状态，求金属杆所受摩擦力的大小和方向．

Answer 1

分析 带电金属杆进行受力分析，除重力、支持力外、在磁场中受到安培力，还有静摩擦力，四力处于平衡状态．根据磁场的方向由左手定则来确定安培力的方向，从而对安培力进行力的分解，由平衡可得摩擦力的大小和方向．

解答 解：从b向a看，以金属杆为研究对象受力分析如图所示，因摩擦力方向未知，所以未画出摩擦力的方向．
将重力正交分解，设静摩擦力沿的方向沿斜面方向向上，由共点力平衡条件可得：
F_安+f=mgsinθ=0.3×0.6N=0.18N
又F_安=BIL=0.4×2×0.3N=0.24N
所以静摩擦力为
f=mg-F_安=0.18-0.24N=-0.06N
负号表示摩擦力的方向与假定的方向相反即沿斜面向下，大小为0.06N．
答：金属杆所受摩擦力的大小为0.06N方向沿斜面向下．

点评 能根据左手定则判定通电导体在磁场中的受力，能根据平衡条件分析摩擦力的大小．