Question

如圖所示，在傾角θ＝30°的斜面上，固定一金屬框，寬l＝0.25 m，接入電動(dòng)勢(shì)E＝12 V、內(nèi)阻不計(jì)的電池．垂直框面放置一根質(zhì)量m＝0.2 kg的金屬棒ab，它與框架間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝，整個(gè)裝置放在磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.8 T、垂直框面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。當(dāng)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R的阻值在什么范圍內(nèi)時(shí)，可使金屬棒靜止在框架上？(框架與金屬棒的電阻不計(jì)，g取10 m/s2)

Answer 1

1.6 Ω≤R≤4.8 Ω

【解析】

試題分析：當(dāng)變阻器R取值較大時(shí)，I較小，安培力F較小，在金屬棒重力分力mgsinθ作用下使金屬棒有沿框架下滑趨勢(shì)，框架對(duì)金屬棒的摩擦力沿框面向上(如右圖所示)．金屬棒剛好不下滑時(shí)滿足平衡條件，有：＋μmgcosθ－mgsinθ＝0 得R＝4.8 Ω

當(dāng)變阻器R取值較小時(shí)，I較大，安培力F較大，會(huì)使金屬棒產(chǎn)生沿框面上滑趨勢(shì)．因此，框架對(duì)金屬棒的摩擦力沿框面向下(如圖所示)．金屬棒剛好不上滑時(shí)滿足平衡條件－μmgcosθ－mgsinθ＝0

得R＝1.6 Ω. （1分）

所以滑動(dòng)變阻器R的取值范圍應(yīng)為1.6 Ω≤R≤4.8 Ω. （2分）

考點(diǎn)：考查了共點(diǎn)力平衡條件的應(yīng)用，安培力的計(jì)算