题目内容

如图所示,两条光滑金属直导轨(不计电阻)平行地放置在倾角为的斜面上,导轨之间接有电源,电源电动势为6V,内阻不计. 质量为0.5 Kg、长为0.5m、电阻为2的直导体ab与斜面底端平行,放置在两条光滑金属直导轨上,要求导体ab静止在斜面上. g取10m/s2)求:

(1)若磁场方向竖直向上,则磁感强度为多大?

(2)若要求磁感强度最小,则磁感强度大小和方向如何?

(1)若磁场方向竖直向上,从ab观察,导体受力情况如图所示。

由平衡条件得

       在水平方向上FNsinθ=0

       在竖直方向上mgNcosθ=0

其中F=BIL

联立可得:B=mgtanθ/IL=2.5T 

(2)若要求磁感强度最小,则一方面应使磁场方向与通电导体垂直,同时另一方面调整磁场方向使与重力、支持力合力相平衡的安培力最小。

   

如图所示,由力的矢量三角形讨论可知,当安培力方向与支持力垂直时,安培力最小,对应磁感强度最小,设其值为Bmin,则:BminIL=mgsinθ,

Bmin=mgsinθ/IL=2.0T.

根据左手定则判定知,该磁场方向垂直斜面向上

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