问题描述:
如图所示,电源电动势为3V,内阻不计,两个不计电阻的金属圆环表面光滑,竖直悬挂在等长的细线上,金属环面平行,相距1m,两环分别与电源正负极相连.现将一质量0.06kg、电阻1.5Ω的导体棒轻放在环上,导体棒与环有良好电接触.两环之间有方向竖直向上,磁感应强度为0.4T的匀强磁场.当开关闭合后,导体棒上滑到某位置静止不动,试求在此位置上棒对每一只环的压力为多少?若已知环半径为0.5m,此位置与环底的高度差是多少?最佳答案:
金属棒受到的安培力为:F=BIL=
BLE |
R |
0.4×3×1 |
1.5 |
对金属棒进行受力分析,金属棒受到重力、安培力和两个环的支持力,如图:
因为金属棒静止,根据平衡条件得每个环对棒的支持力FN:
FN=
|
根据牛顿第三定律,压力为0.5N;
由于:tanθ=
F |
mg |
0.8 |
0.6 |
4 |
3 |
所以:θ=53°
所以金属棒上升的高度为:
h=r-rcosθ=0.5-0.5cos53°=0.2m
答:棒对每一只环的压力为0.5N;此位置与金属棒环底的高度差是0.2m.