如圖所示，兩平行光滑導(dǎo)軌相距為L=20cm，金屬棒MN的質(zhì)量為m=10g，電阻R=8Ω，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.8T，方向豎直向下，電源電動勢E=10V，內(nèi)阻r=1Ω，當(dāng)開關(guān)S閉合時，MN恰好平衡．
求變阻器R1的取值為多少？設(shè)θ=45°，g取10m/s2．
分析：金屬棒靜止在斜面上，分析受力，作出力圖，根據(jù)平衡條件求出安培力；再利用安培力公式求出電路中電流，最后由歐姆定律求解電阻．
解答：解：金屬棒受重力mg、支持力N、安培力F的作用，力圖如圖．

根據(jù)平衡條件得
F=mgtanθ=0.1N，
安培力F=BIL
解得I=
F
BL
=
5
8
A
根據(jù)歐姆定律得，I=
E
r+R+R1

解得：R1=7Ω
答：變阻器R1此時電阻為7Ω．
點(diǎn)評：本題是安培力、歐姆定律與力學(xué)知識的綜合，關(guān)鍵是安培力的方向分析和大小計算，要作好力圖．
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：

（2013?普陀區(qū)一模）如圖所示，兩平行光滑的金屬導(dǎo)軌MN、PQ固定在水平面上，相距為L，處于豎直向下的磁場中，整個磁場由n個寬度皆為x0的條形勻強(qiáng)磁場區(qū)域1、2…n組成，從左向右依次排列，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小分別為B、2B、3B…nB，兩導(dǎo)軌左端MP間接入電阻R，一質(zhì)量為m的金屬棒ab垂直于MN、PQ放在水平導(dǎo)軌上，與導(dǎo)軌電接觸良好，不計導(dǎo)軌和金屬棒的電阻．

（1）對金屬棒ab施加水平向右的力，使其從圖示位置開始運(yùn)動并穿過n個磁場區(qū)，求棒穿越磁場區(qū)1的過程中通過電阻R的電量q．
（2）對金屬棒ab施加水平向右的拉力，讓它從圖示位置由靜止開始做勻加速運(yùn)動，當(dāng)棒進(jìn)入磁場區(qū)1時開始做勻速運(yùn)動，速度的大小為v．此后在不同的磁場區(qū)施加不同的拉力，使棒保持做勻速運(yùn)動穿過整個磁場區(qū)．取棒在磁場1區(qū)左邊界為x=0，作出棒ab所受拉力F隨位移x變化的圖象．
（3）求第（2）中棒通過第i（1≤i≤n）磁場區(qū)時的水平拉力Fi和棒在穿過整個磁場區(qū)過程中回路產(chǎn)生的電熱Q．
（用x0、B、L、m、R、n表示）

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科目：高中物理 來源： 題型：

如圖所示，兩平行光滑金屬導(dǎo)軌MN、PQ被固定在同一水平面內(nèi)，間距為L，電阻不計．導(dǎo)軌的M、P兩端用導(dǎo)線連接一定值電阻，阻值為R，在PM的右側(cè)0到2x0區(qū)域里有方向豎直向下的磁場，其磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨坐標(biāo)x的變化規(guī)律為B=kx（k為正常數(shù)）．一直導(dǎo)體棒ab長度為L，電阻為R，其兩端放在導(dǎo)軌上且靜止在x=x0處，現(xiàn)對導(dǎo)體棒持續(xù)施加一作用力F（圖中未畫出）使導(dǎo)體棒從靜止開始做沿x正方向加速度為a的勻加速運(yùn)動，求：（用L、k、R、x0、a表示）：
（1）導(dǎo)體棒在磁場中運(yùn)動到2x0時導(dǎo)體棒上所消耗的電功率
（2）導(dǎo)體棒離開磁場瞬間導(dǎo)體棒的加速度a'的大小
（3）導(dǎo)體棒從x0運(yùn)動到2x0過程中通過電阻R的電量．

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