Question

【題目】如圖所示，在傾角為θ=30°的斜面上，固定一寬L=0.25m的平行金屬導軌，在導軌上端接入電源和滑動變阻器R．電源電動勢E=12V，內阻r=1Ω，一質量m=20 克的金屬棒ab與兩導軌垂直并接觸良好．整個裝置處于磁感應強度B=0.80T、垂直于斜面向上的勻強磁場中，金屬棒的電阻R1=1Ω（導軌電阻不計）．金屬導軌是光滑的，要保持金屬棒在導軌上靜止，取g=10m/s2，求：

（1）金屬棒所受到的安培力的大小；

（2）如果通電100秒，金屬棒產生的焦耳熱是多少？

（3）滑動變阻器R接入電路中的阻值．

Answer 1

【答案】（1）金屬棒所受到的安培力為 0.1N；

（2）通過金屬棒的電流為0.5A；

（3）滑動變阻器R接入電路中的阻值為22Ω．

【解析】（1）金屬棒靜止在金屬導軌上受力平衡，F安=mgsin 30°

代入數據得F安=0.1 N；

（2）由F安=BIL 得

Q=I2R1 t=25J；

（3）設滑動變阻器接入電路的阻值為R，根據閉合電路歐姆定律得：

E=I（R+R1+r）

解得R= ﹣r﹣R1=22Ω