Question

20．如圖所示，兩條間距為d，表面光滑的平行金屬導(dǎo)軌M、N，導(dǎo)軌平面與水平面的傾角為θ，導(dǎo)軌的一端有一電池組與M、N相連，整個裝置處在方向豎直向下、磁感強度為B的勻強磁場中．現(xiàn)將一質(zhì)量為m的水平金屬棒PQ與軌道垂直地置于導(dǎo)軌上，這時兩導(dǎo)軌與金屬棒在回路中的電阻值為R，PQ棒剛好處于靜止?fàn)顟B(tài)．設(shè)電池組的內(nèi)阻為r，試計算電池組的電動勢E，并標(biāo)明極性．

Answer 1

分析 根據(jù)左手定則，結(jié)合受力分析，及力的分解法則與平衡條件，根據(jù)安培力大小公式，與閉合電路歐姆定律，即可求解

解答 解：如圖，金屬棒受mg、N和F作用處于靜止，依平衡條件，可知F方向必水平向右，再依左手定則可知金屬棒電流流向是P流向Q；故
對金屬棒依平衡條件得：Nsinθ=F
Ncosθ=mg
根據(jù)安培力大小公式F=BIL
及閉合電路歐姆定律，E=I（r+R）
由上兩式，解得：$E=\frac{mg（R+r）tanθ}{BL}$
答：電池組的電動勢E為$\frac{mg（R+r）tanθ}{BL}$，正負極如圖所示

點評 考查左手定則與力的平行四邊形定則的應(yīng)用，掌握安培力表達式成立條件，理解閉合電路歐姆定律的內(nèi)容