题目内容

【题目】水平面上有电阻不计的U形导轨NMPQ,它们之间的宽度为LMP之间接入电动势为E、内阻为r的电源.现垂直于导轨放置一根质量为m,金属棒ab接入导轨间的电阻为R,并加一个范围较大的匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向竖直向上,如图所示,问:

1)当ab棒静止时,受到的支持力大小?摩擦力的大小和方向?

2)若B的大小和方向均能改变,则要使ab棒所受支持力为零,B的大小至少为多少?此时B的方向如何?

【答案】(1) 方向水平向右(2) 方向水平向右

【解析】

1)通过对导体棒的受力分析根据共点力平衡可知:

FN=mg

回路中的电流为:

受到的安培力为:

F=BIL

Ff=F

联立解得:

Ff=

方向水平向右 .

2)要使ab棒受的支持力为零,其静摩擦力必然为零,根据(1)可知:满足上述条件的最小安培力应与ab棒的重力大小相等、方向相反,所以有:

F=mg

方向水平向右.

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