题目内容
如图所示，PQ和MN为水平放置的平行金属导轨，间距为L=1.0m，导体棒ab跨放在导轨上，棒的质量为m=20g，棒的中点用细绳经轻滑轮与物体c相连，物体c的质量M=30g，悬在空中．在垂直导轨平面方向存在磁感应强度B=0.2T的匀强磁场，磁场方向竖直向上，重力加速度g取10m/s2．若导轨是粗糙的，且导体棒与导轨间的最大静摩擦力为导体棒ab重力的0.5倍，若要保持物体c静止不动，应该在棒中通入电流方向如何？电流大小的范围是多少？分析：若要保持物体c静止不动，受力必须平衡．由于M所受的最大静摩擦力为0.5mg=0.1N，而M的重力为Mg=0.3N，要保持导体棒静止，则安培力方向必须水平向左，则根据左手定则判断电流的方向．分两种情况研究：安培力大于Mg和安培力小于Mg进行讨论，根据平衡条件和安培力公式求出导体棒中电流的范围，由欧姆定律求解电流的范围．
解答：解：导体棒的最大静摩擦力大小为fm=0.5mg=0.1N，M的重力为G=Mg=0.3N，则fm＜G，要保持导体棒静止，则安培力方向必须水平向左，则根据左手定则判断得知棒中电流的方向为由a到b．
若BIl＞Mg，则导体棒所受的静摩擦力方向水平向右，设此时电流为I1，
则由平衡条件有 BI1l-Mg≤fm，
解得，I1≤2A
若BIl＜Mg，则导体棒所受的静摩擦力方向水平向左，设此时电流为I2，
则由平衡条件有 Mg-BI2l≤fm，
解得，I2≥1A
即ab棒中电流为1A≤I≤2A
答：若要保持物体c静止不动，电流大小的范围是1A≤I≤2A，流过棒的电流方向为由a到b．
若BIl＞Mg，则导体棒所受的静摩擦力方向水平向右，设此时电流为I1，
则由平衡条件有 BI1l-Mg≤fm，
解得，I1≤2A
若BIl＜Mg，则导体棒所受的静摩擦力方向水平向左，设此时电流为I2，
则由平衡条件有 Mg-BI2l≤fm，
解得，I2≥1A
即ab棒中电流为1A≤I≤2A
答：若要保持物体c静止不动，电流大小的范围是1A≤I≤2A，流过棒的电流方向为由a到b．
点评：此题是通电导体在磁场中平衡问题，要抓住静摩擦力会外力的变化而变化，挖掘临界条件进行求解．
练习册系列答案
阅读快车系列答案
相关题目
如图所示，PQ和MN为水平、平行放置的金属导轨，相距1m，导体棒ab跨放在导轨上，棒的质量m=0.2㎏，棒的中点用细绳经滑轮与物体相连，物体质量M=0.3㎏，棒与导轨间的动摩擦因数μ=0.5，匀强磁场的磁感应强度B=2T，方向竖直向下，为了使物体匀速上升，应在棒中通入多大的电流？方向如何？
如图所示，PQ和MN为水平平行放置的金属导轨，相距L=1m．PM间接有一个电动势为E=6V，内阻r=1Ω的电源和一只滑动变阻器．导体棒ab跨放在导轨上，棒的质量为m=0.2kg，棒的中点用细绳经定滑轮与物体相连，物体的质量M=0.3kg．棒与导轨的动摩擦因数为μ=0.5（设最大静摩擦力与滑动摩擦力相等，导轨与棒的电阻不计，g取10m/s2），匀强磁场的磁感应强度B=2T，方向竖直向下，为了使物体保持静止，滑动变阻器连入电路的阻值不可能的是（ ）
如图所示，PQ和MN为水平放置的平行金属导轨，间距为l=1.0m，直流电源、电阻箱R串连接在两根导轨之间．导体棒ab跨放在导轨上，棒的质量为m=20g，棒的中点用细绳经轻滑轮与物体c相连，物体c的质量M=30g．在垂直导轨平面方向存在磁感应强度B=0.2T的匀强磁场，磁场方向竖直向上，重力加速g取10m/s2，导体棒与导轨间的最大静摩擦为f为导体棒ab重力的0.5倍，电源电动势E=10V，电源内阻、导轨的电阻、导体棒电阻均忽略不计，若要保持物体c静止不动，电阻箱R的阻值变化范围应为多大？流过棒的电流方向如何？
（2013?浙江模拟）近年来，越来越高的摩天大厦在世界各地落成．日本东京的千年塔设计170层、840米高，而由西班牙著名建筑设计大师哈韦尔皮奥斯设计的上海“超群大厦”甚至将高达1249.9米．然而，至今普遍使用的钢索吊挂式电梯已经不再适台这样的高度，因为需要的钢索太长、太重会因承受不了自身的重量而断裂．为此德国亚琛工业大学的科研人员设计出了一种磁动力电梯，其原理是利用移动的磁场来带动电梯向上或向下运动．工作原理可简化如下：如图所示，PQ和MN是两根平行竖直轨道，轨道间有垂直轨道平面的等大反向匀强磁场B1和B2，B1=B2=1T，两磁场可向上作匀速运动．电梯轿厢固定在金属框abcd内（轿厢未画出）．现己知电梯载人时的总质量为m=1.0×104kg，运动时所受阻力f=1000N，金属框垂直轨道的边长Lcd=2m，两磁场的宽度均与金属框的边长Lac相同，金属框的总电阻为R=1.0×10-3Ω，某时段磁场以v0=10m/s的速度向上匀速运动，g=10m/s2求：