| 闭合电路的欧姆定律基本问题 题目答案及解析

稿件来源:高途

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选修3-1

第二章 恒定电流

2.7 闭合电路的欧姆定律

闭合电路的欧姆定律基本问题

如图所示,两根光滑平行直导轨$MN$$PQ$固定在同一水平面内,间距为$L=0.5m$,导轨的左端接有电源电动势$E=10\;\rm V$,内阻$r=1\;\rm \Omega$ 。一质量为$m=0.1\;\rm kg$,电阻为$R=4\;\rm \Omega$的导体棒$ab$垂直于导轨放置。空间存在斜向右上方且与轨道平面成$\theta=53^\circ$角的匀强磁场,匀强磁场方向与导体棒$ab$垂直,磁感应强度为$B=0.5\;\rm T$。求:

闭合开关瞬间,导体棒$ab$受到安培力大小和方向;

[["

$0.5\\;\\rm N$;斜向右下方且与轨道平面成$37^\\circ$角;

"]]

由闭合电路欧姆定律,可知$I=\dfrac{E}{R+r}$

依题意,电流与磁场垂直,由安培力公式得$F_{安}=BIL$

联立,解得$F_{安}=0.5\;\rm N$

根据左手定则可知,闭合后导体棒受到安培力斜向右下方且与轨道平面夹角为$\alpha=90^\circ − 53^\circ =37^\circ $

如图

闭合开关瞬间,棒$ab$的加速度大小。

[["

$4\\;\\rm {m/s^{2}}$

"]]

由于是光滑导轨,则金属棒在水平方向仅受到安培力的分力,根据牛顿第二定律可得$ma=F_{安}\sin \theta$

解得$a=4\;\rm {m/s^{2}}$

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