题目内容

如图（a）所示，在间距L=0.5m、倾角α=37°的光滑倾斜导轨上，水平地放着一质量为m=0.01kg的通电导体棒ab，电流大小为I=2.0A．为使导体棒ab在斜面上静止，可加一匀强磁场．（已知sin37°=0.6，cos37°=0.8，取g=10m/s2）
（1）若磁感应强度方向水平向左，请在图（b）中标出电流的方向，并作出ab的受力示意图；求出磁感应强度B1的大小．
（2）若磁感应强度方向竖直向上，请在图（c）中做出ab的受力示意图；求出磁感应强度B2的大小．
（3）既要使导体棒静止在斜面上，又要所加磁场的磁感应强度B3最小，请在图（d）中画出B3方向，并求出B3的大小．
分析：（1）导体棒受重力和安培力，二力平衡；
（2）导体棒受重力、支持力和安培力，三力平衡；
（3）当安培力平行斜面向上时，磁感应强度最小．
解答：26 解：（1）电流的方向如图，ab的受力示意如图；

此时导线二力平衡：mg=B1IL  
解得：B1=
mg
IL
=
0.01×10
2×0.5
T=0.1T  
（2）ab的受力示意如图 

此时导线三力平衡：tan37°=
F
mg
=
B2IL
mg
；
解得：B2=
mgtan37°
IL
=0.01×10×
0.01×10×
3
4
2×0.5
T=0.075T；
（3）若既要使导体棒静止在斜面上，又要所加磁场的磁感应强度B3最小，则磁场力F应与支持力N垂直沿斜面向上，磁场B3应垂直斜面向右下方，如图．   

由三力平衡可知：sin37°=
F
mg
=
B3IL
mg
；
解得：B3=
mg Sin37°
IL
=
0.01×10×0.6
2×0.5
T=0.06T  
答：（1）电流方向如图所示，受力示意图如图所示，磁感应强度B1的大小为0.1T．
（2）受力示意图如图所示，磁感应强度B2的大小为0.075T．
（3）要所加磁场的磁感应强度B3最小，B3方向如图所示，B3的大小为0.06T．
点评：本题关键熟悉左手定则，然后对棒受力分析后结合平衡条件列式求解，不难．
练习册系列答案
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平行金属板A、B相距为d，如图（a）所示，板间加有随时间而变化的电压，如图（b）所示．设U0和T已知．A板上O处有一静止的带电粒子，其电量为q，质量为m（不计重力）．在t=0时刻受板间电场加速向B板运动，途中由于电场反向又向A板返回，
（1）为使t=T时粒子恰好回到O点，求
U0Ux
的比值应满足什么关系？粒子返回O点时的动能是多少？
（2）为使粒子在由A向B运动中不致碰到B板，求Ux的取值范围．
（2007?上海）利用单摆验证小球平抛运动规律，设计方案如图（a）所示，在悬点O正下方有水平放置的炽热的电热丝P，当悬线摆至电热丝处时能轻易被烧断；MN为水平木板，已知悬线长为L，悬点到木板的距离OO′=h（h＞L）．

（1）电热丝P必须放在悬点正下方的理由是：
保证小球沿水平方向抛出
保证小球沿水平方向抛出
．
（2）将小球向左拉起后自由释放，最后小球落到木板上的C点，O′C=s，则小球做平抛运动的初速度为v0=
s
g
2(h-L)
s
g
2(h-L)
．
（3）在其他条件不变的情况下，若改变释放小球时悬线与竖直方向的夹角θ，小球落点与O′点的水平距离s将随之改变，经多次实验，以s2为纵坐标、cosθ为横坐标，得到如图（b）所示图象．则当θ=30？时，s为
0.52
0.52
m；若悬线长L=1.0m，悬点到木板间的距离OO′为
1.5
1.5
m．
（1）利用单摆验证小球平抛运动规律，设计方案如图（a）所示，在悬点O正下方有水平放置的炽热的电热丝P，当悬线摆至电热丝处时能轻易被烧断；MN为水平木板，已知悬线长为L，悬点到木板的距离OO’为h，且h＞L．

（1）将小球向左拉起后自由释放，最后小球落到木板上的C点，O’C=s，则小球做平抛运动的初速度v0为
s
g
2(h-L)
s
g
2(h-L)
．
（2）在其他条件不变的情况下，若改变释放小球时悬线与竖直方向的夹角θ，小球落点与O’点的水平距离s将随之改变，经多次实验，以s2为纵坐标、cosθ为横坐标，得到如图（b）所示图象．则当θ=60°时，s为
1
1
m；若悬线长L=1.0m，悬点到木板间的距离OO’为
1.5
1.5
m．
（2012?闵行区三模）如图（a）所示，在电场强度为E、方向水平向右的匀强电场中，有两个质量均为m的小球A、B（可被视为质点），被固定在一根绝缘轻杆的两端，轻杆可绕与电场方向垂直的固定转动轴O无摩擦转动，小球A、B与轴O间的距离分别为l、2l，其中小球B上带有电量为q的正电荷，小球A不带电．将轻杆转动到水平方向后，无初速释放，若已知
.
mg
=
3
6
．

求：（1）轻杆转动到何位置时，小球A、B的速率达到最大．
（2）若l=
3
米，小球A、B的最大速率为多少？
某同学是这样解的：（1）目前轻杆无法平衡，在小球A、B的带动下，开始顺时针转动，当A、B的速度达到最大时，小球B所受的电场力与重力的合力恰与杆平行，如图（b）所示，所以tanθ=qE/mg=…，
（2）对从a图位置到b图位置过程用动能定理求出A、B两球的最大速率．你认为这位同学的解法是否正确，若正确，请完成计算；若不正确，请说明理由，并用你自己的方法算出正确结果．
如图（a）所示，在xOy竖直平面直角坐标系中，有如图（b）所示的随时间变化的电场，电场范围足够大，方向与y轴平行，取竖直向上为正方向；同时也存在如图（c）所示的随时间变化的磁场，磁场分布在x1≥x≥0、y1≥y≥-y1的虚线框内，方向垂直坐标平面，并取向内为正方向．在t=0时刻恰有一质量为m=4×10-5kg、电荷量q：1×10-4C的带正电小球以v0=4m/s的初速度从坐标原点沿x轴正向射入场区，并在0.15s时间内做匀速直线运动，g取10m/s2，sin37°=0.60，cos37°=0.80．求：精英家教网
（1）磁感应强度B的大小；
（2）0.3s末小球速度的大小及方向：
（3）为确保小球做完整的匀速圆周运动，x1和y1的最小值是多少？

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