作业帮如图所示,电源电动势E=2V,内电阻r=0.5Ω,竖直平面内的导轨电阻可忽略,金属棒的质量m=0.1Kg,电阻R=0.5电阻R=0.5Ω,它与导轨的动摩擦因数µ=0.4,有效长度为L=0.2m．为了使金属棒能够靠在导轨外面
来源：学生作业帮助网 编辑：作业帮 时间：2024/04/29 10:29:58
如图所示,电源电动势E=2V,内电阻r=0.5Ω,竖直平面内的导轨电阻可忽略,金属棒的质量m=0.1Kg,电阻R=0.5电阻R=0.5Ω,它与导轨的动摩擦因数µ=0.4,有效长度为L=0.2m．为了使金属棒能够靠在导轨外面
如图所示,电源电动势E=2V,内电阻r=0.5Ω,竖直平面内的导轨电阻可忽略,金属棒的质量m=0.1Kg,电阻R=0.5
电阻R=0.5Ω,它与导轨的动摩擦因数µ=0.4,有效长度为L=0.2m．为了使金属棒能够靠在导轨外面静止不动,我们施加一与纸面成30°向里且与金属棒垂直的磁场,问磁场方向是斜向上还是斜向下?磁感应强度B的范围是多大?
如图所示,电源电动势E=2V,内电阻r=0.5Ω,竖直平面内的导轨电阻可忽略,金属棒的质量m=0.1Kg,电阻R=0.5电阻R=0.5Ω,它与导轨的动摩擦因数µ=0.4,有效长度为L=0.2m．为了使金属棒能够靠在导轨外面
一、磁场方向应斜向下.因为当B的方向斜向下时,它的平行于纸面下的分量对棒产生的安培力是垂直纸面向里的,此力能使棒靠在导轨上.若B的方向斜向上,则它在平行于纸面方向上的分量是向上的,此分量对棒产生的安培力方向是垂直纸面向外的,它使棒离开导轨.
二、棒受到：竖直向下的重力mg、斜向上的安培力F和静摩擦力f作用而静止,如图所示.
棒中电流 I=E/（R+r）=2(A).
1.当棒有向上运动趋势而静止时,f方向竖直向下.
因 mg+f=Fsin30° ,又 F=BIL,f=μN=μBILcos30°,即 mg+μBILcos30°=BILsin30° .
解得 B=mg/IL(sin30° -μcos30°)=0.1×10/2×0.2×(0.5-0.4×( 根号下3/2)）≈16.67（T）.
2.当棒有向下运动趋势而静止时,f方向竖直向上.
因 mg=Fsin30°+f ,又 F=BIL,f=μN=μBILcos30°,即 mg=BILsin30°+μBILcos30° .
解得 B=mg/IL(sin30° +μcos30°)=0.1×10/2×0.2×(0.+0.4×( 根号下3/2)）≈3.34（T）.
所以,磁感应强度的范围是：.34T≤B≤16.67T ..
数据烦再验算一下,好吗?对否,请参考!
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金属棒的重力G=1N
通过金属棒的电流I=E/(R+r)=2A
把磁感应强度B沿水平方向和竖直方向分解
水平方向为B1，且方向是垂直于纸面向里。B1=BSIN30°。
该分量给金属棒贡献一个竖直向上的力，设为F1，则F1=B1IL=BILSIN30°
竖直方向为B2，我们可先假定是竖直向下，B2=BCOS30°。
(如果是竖直向上，则该分量给金属棒贡...
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金属棒的重力G=1N
通过金属棒的电流I=E/(R+r)=2A
把磁感应强度B沿水平方向和竖直方向分解
水平方向为B1，且方向是垂直于纸面向里。B1=BSIN30°。
该分量给金属棒贡献一个竖直向上的力，设为F1，则F1=B1IL=BILSIN30°
竖直方向为B2，我们可先假定是竖直向下，B2=BCOS30°。
(如果是竖直向上，则该分量给金属棒贡献一个垂直于纸面向外的力，则金属棒无法平衡)
则该分量给金属棒贡献一个垂直于纸面向里的力，设为F2，则F2=B2IL=BILCOS30°
综上所述，金属棒在竖直方向受到三个力，重力G、安培力F1，摩擦力f。
最大的静摩擦力设为fmax，则fmax=µF2。
当金属棒刚好处于静止和向下运动的临界点时
G=F1+µF2
即G=BILSIN30°+µBILCOS30°
则B=2G/(IL(1+0.4√3))=3T
当物体刚好处于静止和向上运动的临界点
G=F1-µF2
即G=BILSIN30°-µBILCOS30°
则B=2G/(IL(1-0.4√3))=16.3T
故磁场方向是斜向下。
磁感应强度B的范围为3T
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