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，接入電動勢E＝12 V、內阻不計的電池．垂直框面放置一根質量m＝0.2 kg的金屬棒ab，它與框架間的動摩擦因數(shù)μ＝，整個裝置放在磁感應強度B＝0.8 T、垂直框面向上的勻強磁場中。當調節(jié)滑動變阻器R的阻值在什么范圍內時，可使金屬棒靜止在框架上？(框架與金屬棒的電阻不計，g取10 m/s2)

Answer 1

1.6 Ω≤R≤4.8 Ω

【解析】

試題分析：當變阻器R取值較大時，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，框架對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滿足平衡條件，有：＋μmgcosθ－mgsinθ＝0 得R＝4.8 Ω

當變阻器R取值較小時，I較大，安培力F較大，會使金屬棒產(chǎn)生沿框面上滑趨勢．因此，框架對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滿足平衡條件－μmgcosθ－mgsinθ＝0

得R＝1.6 Ω. （1分）

所以滑動變阻器R的取值范圍應為1.6 Ω≤R≤4.8 Ω. （2分）

考點：考查了共點力平衡條件的應用，安培力的計算