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

时间:2024-04-30 20:45:00 5A范文网 浏览: 平时作业 我要投稿

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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?
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最佳答案

金属棒受到的安培力为:F=BIL=

BLE
R
=
0.4×3×1
1.5
=0.8N
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:
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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=
F2+(mg)2
2
=0.5N
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.

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