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高中 | 闭合电路的欧姆定律基本问题题目答案及解析如下,仅供参考!
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,两平行金属导轨间距$l=0.5\;\rm m$,导轨与水平面成$\theta=37^\circ $。导轨上端连接有$E=6\;\rm V$、$r=1\;\rm \Omega$的电源和滑动变阻器。长度也为$l$的金属棒$ab$垂直导轨放置且与导轨接触良好,金属棒的质量$m=0.2\;\rm kg$、电阻$R_{0}=1\;\rm \Omega$,整个装置处在竖直向上的匀强磁场中,金属棒一直静止在导轨上,当滑动变阻器的阻值$R=1\;\rm \Omega$时,金属棒刚好与导轨间无摩擦力。$g$取$10\;\rm m/s^{2}$,$\sin37^\circ =0.6$,$\cos37^\circ =0.8$。求:
磁感应强度的大小;
$1.5\\;\\rm T$
"]]当滑动变阻器的电阻为$R=1\;\rm \Omega$时,根据闭合电路欧姆定律可得$I_{1}=\dfrac{E}{R+R_{0}+r}=\dfrac{6}{1+1+1}\;\text{A}=2\;\rm \text{A}$
此时金属棒刚好与导轨间无摩擦力,以金属棒为对象,沿斜面方向根据受力平衡可得$mg\sin \theta=BI_{1}l\cos \theta$
解得磁感应强度的大小为$B=\dfrac{mg\tan\theta}{I_{1}l}=\dfrac{0.2 \times 10 \times 0.75}{2 \times 0.5}\;\text{T}=1.5\;\rm \text{T}$
当滑动变阻器接入电路的电阻为$4\;\rm \Omega$时,金属棒受到的摩擦力。
$f=0.6\\;\\rm N$,方向沿导轨平面向上
"]]当滑动变阻器接入电路的电阻为$4\;\rm \Omega$时,根据闭合电路欧姆定律可得$I_{2}=\dfrac{E}{R+R_{0}+r}=\dfrac{6}{4+1+1}\;\text{A}=1\;\rm \text{A}$
以金属棒为对象,沿斜面方向根据受力平衡可得$mg\sin \theta=BI_{2}l\cos \theta+f$
解得金属棒受到的摩擦力大小为$f=0.6\;\rm N$
方向沿导轨平面向上。
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