Question

【題目】如圖所示，電源電動(dòng)勢(shì)為3 V，內(nèi)阻不計(jì)，兩個(gè)不計(jì)電阻的金屬圓環(huán)表面光滑，豎直懸掛在等長(zhǎng)的細(xì)線上，金屬環(huán)面平行，相距1 m，兩環(huán)分別與電源正負(fù)極相連。現(xiàn)將一質(zhì)量為0.06 kg、電阻為1.5 Ω的導(dǎo)體棒輕放在環(huán)上，導(dǎo)體棒與環(huán)有良好電接觸。兩環(huán)之間有方向豎直向上、磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.4 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。重力加速度g＝10 m/s2，當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合后，導(dǎo)體棒上滑到某位置靜止不動(dòng)，

(1)試求在此位置上棒對(duì)每一個(gè)環(huán)的壓力為多少？

(2)若已知環(huán)半徑為0.5 m，此位置與環(huán)底的高度差是多少？

Answer 1

【答案】(1)0.5 N (2)0.2 m

【解析】

（1）金屬棒受到的安培力為：

；

對(duì)金屬棒進(jìn)行受力分析，金屬棒受到重力、安培力和兩個(gè)環(huán)的支持力，如圖：

因?yàn)榻饘侔綮o止，根據(jù)平衡條件得每個(gè)環(huán)對(duì)棒的支持力FN，

得：FN=0.5N

根據(jù)牛頓第三定律，每個(gè)環(huán)受到的壓力為0.5N；

（2）由于：

所以：

θ=53°

所以金屬棒上升的高度為：

h=rrcosθ=0.50.5cos53=0.2m