Question

2．倾角为37°的光滑斜面上水平放置一条长0.2m的直导线PQ，两端以很软的导线通入5A的电流，如图所示．当有一个竖直向上的B=0.6T的匀强磁场时，PQ恰好平衡，（sin37°=0.6）求
（1）导线PQ的重力为多少？
（2）若保持质量不变，改变磁场，使导线PQ对斜面的压力恰好为零，求磁场的大小和方向．

Answer 1

分析 通电导线放于竖直方向的匀强磁场中，受到安培力作用，根据平衡条件可求出重力的大小．
若使导线静止在斜面上，且对斜面的压力最小，则重力等于安培力，从而确定磁场的方向．

解答 解：（1）对PQ受力分析，安培力水平向右，根据平衡条件：
Fcosθ=Gsinθ
得：G=$\frac{BILcosθ}{sinθ}$=$\frac{0.6×5×0.2×0.8}{0.6}$=0.8N
（2）当安培力和重力平衡时，对斜面压力最小，则有：
BIL=mg
得：B=$\frac{mg}{IL}$=$\frac{0.8}{0.6×5}=\frac{4}{15}$T
由左手定则得磁场方向：水平向左；
答：（1）导线PQ的重力大小为0.8N．
（2）若改变匀强磁场磁感应强度的大小和方向，使导线静止在斜面上，且对斜面的压力最小，该磁场磁感应强度的大小为$\frac{4}{15}$T，方向水平向左．

点评 通电导线在磁场中受到的安培力由左手定则来确定，由不同的要求来确定安培力的方向从而判定安培力的大小，最终确定磁场的方向．