如图所示,导体杆ab的质量为m,电阻为R,放置在与水平面夹角为θ的倾斜金属导轨上,导轨间距为d,电阻不计,系统处在竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度为B,电池内阻

如图所示,导体杆ab的质量为m,电阻为R,放置在与水平面夹角为θ的倾斜金属导轨上,导轨间距为d,电阻不计,系统处在竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度为B,电池内阻

题型:同步题难度:来源:
如图所示,导体杆ab的质量为m,电阻为R,放置在与水平面夹角为θ的倾斜金属导轨上,导轨间距为d,电阻不计,系统处在竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度为B,电池内阻不计,问:
(1)若导轨光滑,电源电动势E多大能使导体杆静止在导轨上?
(2)若杆与导轨之间的动摩擦因数为μ,且不通电时导体杆不能静止在导轨上,要使杆静止在导轨上,电池的电动势应为多大?
答案
解:(1)从b向a看该图可以画出如图所示的平面图

F=mgRtanθ,F=BId,E=IR
由以上各式可得
(2)当导轨不光滑时,摩擦力有两种可能:一种是沿斜面向上,受力情况如下图所示,采用正交分解法

mgsinθ=F+Fcosθ,FN=mgcosθ+Fsinθ,f=μFN,F=BI"d,E"=I"R
由以上各式可得E"
另一种情况是摩擦力沿斜面向下,同理可得
综上所述,电池电动势取值范围是:E"≤E≤E""
举一反三
如图所示,质量为m、长为L、通有电流为I的导体棒ab静止在水平导轨上,匀强磁场磁感应强度为B,其方向与导轨平面成α角斜向上且和棒ab垂直,ab处于静止状态,求ab受到的摩擦力和支持力。
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如图所示,质量为m、横截面为直角三角形的物块ABC,∠ABC=α,AB边靠在竖直墙面上,F是垂直于斜面BC的推力。现物块静止不动,则摩擦力的大小为__________。
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当物体从高空下落时,空气阻力随速度的增大而增大,因此经过一段距离后将匀速下落,这个速度称为此物体下落的终极速度。已知球形物体速度不大时所受的空气阻力正比于速度v且正比于球半径r,即阻力f=krv,k是比例系数。对于常温下的空气,比例系数k=3.4×10-4 Ns/m2。已知水的密度ρ=1.0×103kg/m3,取重力加速度g=10m/s2。试求半径r=0.10mm的球形雨滴在无风情况下的终极速度vr。(结果取两位数字)
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用三根轻绳将质量为m的物块悬挂在空中,如图所示。已知ac和bc与竖直方向的夹角分别为30°和60°,则ac绳和bc绳中的拉力分别为
[     ]
A.
B.
C.
D.
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如图所示,半径为R、圆心为O的大圆环固定在竖直平面内,两个轻质小圆环套在大圆环上。一根轻质长绳穿过两个小圆环,它的两端都系上质量为m的重物,忽略小圆环的大小。
(1)将两个小圆环固定在大圆环竖直对称轴的两侧θ=30°的位置上(如图)。在两个小圆环间绳子的中点C处,挂上一个质量M=m的重物,使两个小圆环间的绳子水平,然后无初速释放重物M。设绳子与大、小圆环间的摩擦均可忽略,求重物M下降的最大距离。
(2)若不挂重物M,小圆环可以在大圆环上自由移动,且绳子与大、小圆环间及大、小圆环之间的摩擦均可以忽略,问两个小圆环分别在哪些位置时,系统可处于平衡状态?
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