题目内容

(10分)如图所示,在倾角为37°的固定金属导轨上,放置一个长L=0.4m、质量m=0.3kg的导体棒,导体棒垂直导轨且接触良好。导体棒与导轨间的动摩擦因数μ=0.5。金属导轨的一端接有电动势E=4.5 V、内阻r=0.50 Ω的直流电源,电阻R=2.5 Ω,其余电阻不计,假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。现外加一与导体棒垂直匀强磁场,(sin37°=0.6,cos37°=0.8  g=10m/s2)求:

(1) 使导体棒静止在斜面上且对斜面无压力,所加磁场的磁感应强度B的大小和方向;
(2) 使导体棒静止在斜面上,所加磁场的磁感应强度B的最小值和方向。
(1)B=5T磁场的方向水平向左(2) B=1T磁场的方向垂直于斜面向上

试题分析:(1)设导体棒中电流大小为I,  (1分)
解得 I=1.5A    (1分)
若导体棒静止在斜面上且对斜面无压力,安培力竖直向上,且有
   (2分)
解得 B=5T      (1分)
根据左手定则可以判定,磁场的方向水平向左(1分)
(2)能使导体棒静止在斜面上,且所加磁场磁感应强度B的最小时,
安培力的方向应平行于斜面向上,受力分析如图。则

    (2分)
解得 B=1T    (1分)
根据左手定则可以判定,磁场的方向垂直于斜面向上   (1分)
点评:难度较小,安培力的方向总是垂直于BI所构成的平面,安培力的方向不能判断错,再转化为受力平衡的问题进行分析
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