Question

3．如圖所示，水平面內(nèi)間距為L的平行金屬導(dǎo)軌M、N置于勻強(qiáng)磁場中，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向與導(dǎo)軌平面夾角為α，且其在水平面上的投影線（圖中的虛線）與導(dǎo)軌平行．金屬棒ab的質(zhì)量為m，垂直放在導(dǎo)軌上，且與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ．電源電動(dòng)勢為E，定值電阻為R，其余部分電阻不計(jì)．閉合開關(guān)S后，導(dǎo)體棒一直保持靜止．求開關(guān)S閉合后：
（1）磁場對導(dǎo)體棒ab的作用力的大小．
（2）導(dǎo)體棒ab所受摩擦力的大小和方向．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)閉合電路歐姆定律列式求解電流，根據(jù)公式F_A=BIL列式求解安培力；
（2）對導(dǎo)體棒受力分析，受重力、安培力、支持力和靜摩擦力，根據(jù)平衡條件列式求解靜摩擦力．

解答 解：（1）閉合電路中的電流為：
I=$\frac{E}{R}$　
磁場與ab棒垂直，故對它的作用力：
F_安=BIL=$\frac{BEL}{R}$；
（2）由水平方向受力平衡，有：
F_安sin α=F_f　
解得：
F_f=$\frac{BEL}{R}$sinα
方向?yàn)樗�平向�?br />答：（1）磁場對導(dǎo)體棒ab的作用力的大小為$\frac{BEL}{R}$．
（2）導(dǎo)體棒ab所受摩擦力的大小為$\frac{BEL}{R}$sinα，方向?yàn)樗�平向右�?/p>

點(diǎn)評 本題關(guān)鍵是對導(dǎo)體棒受力分析，然后根據(jù)平衡條件并結(jié)合正交分解法列式求解．