题目内容

9.光滑导轨与水平面成θ=37°,导轨宽L=0.2m,匀强磁场竖直向下,磁感应强度为B,金属杆长也为L,质量为m=0.02kg,水平放在导轨上.电源的电动势为E=1.5V,内阻为r=0.5Ω,金属杆电阻为R=1Ω,其余电阻不计.要使金属杆静止在导轨上,则磁感应强度B的大小的多少?若匀强磁场的方向未知,要使金属杆静止在导轨上,则磁感应强度B的最小值是多少?此时的方向如何?(g=10m/s2,sin37°=0.6)

分析 B的方向改为竖直向上时,安培力方向水平向右,根据平衡条件求安培力大小,进而求出磁场大小,当安培力方向沿斜面向上时所需安培力最小,磁场强度有最小值;

解答 解:(1)当磁场方向竖直向下时,受力分析如图所示,有mgsinθ=Fcosθ
F=BIL
$I=\frac{E}{R+r}=1A$
解得:B=0.75T
(2)若磁场方向未定,让金属杆静止,而要求磁感应强度最小,则受力分析如图所示,有mgsinθ=F′=BminIL
Bmin=0.6T   
根据左手定则,可知磁场方向为垂直于斜面向下.    
答:使金属杆静止在导轨上,则磁感应强度B的大小为0.76T;磁感应强度B的最小值是0.6T,此时的方向垂直于斜面向下

点评 本题考查受力平衡问题,会用左手定则判断安培力方向,解题方法同力学方法相同.

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