题目内容

【题目】如图,在匀强磁场中,单位长度质量为m0的“U型”金属导线可绕水平轴OO′转动,ab边长为L1 , bc边长为L2 . 若导线中通以沿abcd方向的电流I , 导线保持静止并与竖直方向夹角为θ , 则磁场的磁感应强度至少为 , 此时方向为

【答案】;沿ba方向向上
【解析】对U型金属导线受力分析,受重力、安培力和拉力,金属导线的ab部分、bc部分和cd部分分别产生相对OO′顺时针方向的力矩,而bc边受到的安培力产生逆时针方向的力矩,当安培力的方向垂直于ab边向上时,安培力最小,磁感应强度最小,由力矩平衡可得:


故磁感应强度为:
安培力的方向垂直于ab边向上,由左手定则可知,磁感应强度的方向沿ba向上.
所以答案是: ,沿ba方向向上
【考点精析】解答此题的关键在于理解磁感应强度的相关知识,掌握磁感应强度是矢量,磁场中某点的磁感应强度的方向就是该点的磁场方向,即通过该点的磁感线的切线方向,以及对洛伦兹力的理解,了解洛伦兹力始终垂直于v的方向,所以洛伦兹力一定不做功.

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