题目内容

11.如图所示,PQ、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,棒的质量为m=0.2kg,棒的中点用轻绳经滑轮与物体相连,物体的质量M=0.3kg,棒与导轨的动摩擦因数为μ=0.5,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,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状态,可在棒中通入多大的电流?方向如何?(g取10m/s2

分析 若要保持物体匀速上升,受力必须平衡.由于M所受的最大静摩擦力为0.5mg=1N,而M的重力为Mg=3N,要保持导体静止,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.根据共点力平衡和安培力公式求出导体棒中电流的大小

解答 解:导体棒的最大静摩擦力大小为fm=0.5mg=1N,M的重力为G=Mg=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b到a.
根据受力分析,由共点力平衡,当摩擦力向左时则有F-T+f=0
F=BIL,
联立得:I=1A
当摩擦力向右时F-T-f=0
解得I=2A
答:应在棒中通入1A≤I≤2A的电流,方向b→a

点评 此题是通电导体在磁场中加速问题,要抓住静摩擦力会外力的变化而变化,根据共点力平衡进行求解

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