Question

【題目】如圖所示，固定的兩光滑導(dǎo)體圓環(huán)半徑為0.5m，相距1m，在兩圓環(huán)上放一導(dǎo)體棒，圓環(huán)上接有電源，電源的電動(dòng)勢(shì)為3V，內(nèi)阻不計(jì)，導(dǎo)體棒質(zhì)量為60g，電阻為1.5Ω，勻強(qiáng)磁場(chǎng)豎直向上，B=0.4T，當(dāng)開關(guān)S閉合后，棒從圓環(huán)底端上滑至某一位置后靜止．試求：（g取10m/s2，sin53°=0.8，cos53°=0.6）

（1）靜止后每個(gè)環(huán)對(duì)棒的支持力；

（2）此棒靜止后的位置與環(huán)底的高度差．

Answer 1

【答案】（1）靜止后每個(gè)環(huán)對(duì)棒的支持力是0.5N；（2）此金屬棒環(huán)底的高度差是0.2m．

【解析】解：（1）金屬棒受到的安培力為：

對(duì)金屬棒進(jìn)行受力分析，金屬棒受到重力、安培力和兩個(gè)環(huán)的支持力，如圖：

因?yàn)榻饘侔綮o止，根據(jù)平衡條件得每個(gè)環(huán)對(duì)棒的支持力FN：

N

（2）由于：

所以：θ=53°

所以金屬棒上升的高度為：

h=r﹣rcosθ=0.5﹣0.5cos53°=0.2m

答：（1）靜止后每個(gè)環(huán)對(duì)棒的支持力是0.5N；（2）此金屬棒環(huán)底的高度差是0.2m．