Question

在傾角=30°的斜面上，固定一金屬框，寬l=0.25m，接入電動勢E=12V、內阻不計的電池．垂直框面放有一根質量m=0.2kg的金屬棒ab，它與框架的動摩擦因數為，整個裝置放在磁感應強度B＝0.8T的垂直框面向上的勻強磁場中（如圖11.2-５）．當調節滑動變阻器R的阻值在什么范圍內時，可使金屬棒靜止在框架上？（設最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，框架與棒的電阻不計，g＝10m/s²）

Answer 1

1.6Ω≤R≤4.8Ω

金屬棒靜止在框架上時，摩擦力f的方向可能沿框面向上，也可能向下，需分兩種情況考慮．


　 當變阻器R取值較大時，I較小，安培力F較小，在金屬棒重力分力mgsin作用下使棒有沿框架下滑趨勢，框架對棒的摩擦力沿框面向上（如圖11.2-６）．金屬棒剛好不下滑時滿足平衡條件

得       

（）
當變阻器R取值較小時，I較大，安培力F較大，會使金屬棒產生沿框面上滑趨勢．因此，框架對棒的摩擦力沿框面向下（如圖11.2-７解）．金屬棒剛好不上滑時滿足平衡條件

得        
所以滑動變阻器R的取值范圍應為 1.6Ω≤R≤4.8Ω．