题目内容

(2013?昆明模拟)如图所示,两平行金属导轨CD、EF间距为L,与电动势为E的电源相连,质量为m、电阻为R的金属棒ab垂直于导轨放置构成闭合回路,回路平面与水平面成θ角,回路其余电阻不计.为使ab棒静止,需在空间施加的匀强磁场磁感强度的最小值及其方向分别为(  )
分析:导体棒受重力、支持力和安培力,三力平衡,当安培力沿斜面向上时,安培力最小,此时根据安培力公式计算出的磁感应强度即为最小值.
解答:解:对导体棒受力分析,受重力、支持力和安培力,如图

从图象可以看出,当安培力沿斜面向上时,安培力最小;
故安培力的最小值为:FA=mgsinθ,故磁感应强度的最小值为
B=
FA
IL
=
mgsinθ
IL

根据欧姆定律,有
E=IR
故
B=
mgRsinθ
EL

故选D.
点评:本题是三力平衡中动态分析问题,即其中第一个力大小和方向都不变,第二个力方向不变,大小可变,则当地三个力与第二个力垂直时,第三个力取最小值;同时要结合欧姆定律、安培力公式列式求解.
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