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(2014•咸阳二模)如图所示,在倾角为θ=30°的斜面上,固定一宽L=0.25m的平行金属导轨,在导轨上端接入电源和滑动变阻器R.电源电动势E=12V,内阻r=1Ω,一质量m=20g的金属棒ab与两导轨垂直

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(2014•咸阳二模)如图所示,在倾角为θ=30°的斜面上,固定一宽L=0.25m的平行金属导轨,在导轨上端接入电源和滑动变阻器R.电源电动势E=12V,内阻r=1Ω,一质量m=20g的金属棒ab与两导轨垂直并接触良好.整个装置处于磁感强度B=0.80T、垂直于斜面向上的匀强磁场中(导轨与金属棒的电阻不计).金属棒与金属导轨间的最大静摩擦力为0.05N,取g=10m/s2,要保持金属棒在导轨上静止,滑动变阻器R接入电路中的阻值可能为(  )

A.47Ω
B.15Ω
C.20Ω
D.14Ω
▼优质解答
答案和解析
金属棒受重力、摩擦力、安培力和支持力而平衡,
若电阻较小,电流较大时摩擦力沿斜面向下:mgsin30°+f=BIL
代入数据解得:I=0.75A
设变阻器接入电路的阻值为R,根据闭合电路姆定律可得:
E=I(R+r)
代入数据解得:R=15Ω
若电阻较大,电流较小时摩擦力沿斜面向上:mgsin30°=f+BI′L
代入数据解得:I′=0.25A
设变阻器接入电路的阻值为R,根据闭合电路姆定律可得:
E=I′(R′+r)
代入数据解得:R′=47Ω
所以15Ω≤R≤47Ω
故选:ABC
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