题目内容

9.如图,两倾斜放置的光滑平行金属导轨间距为L,电阻不计,导轨平面与水平方向的夹角为θ,导轨上端接入一内电阻可忽略的电源,电动势为E.一粗细均匀的金属棒电阻为R,金属棒水平放在导轨上且与导轨接触良好.欲使金属棒静止在导轨上不动,则以下说法正确的是(  )
A.可加竖直向下的匀强磁场,磁感应强度为B=$\frac{mgRtanθ}{EL}$
B.可加竖直向上的匀强磁场,磁感应强度为B=$\frac{mgRtanθ}{EL}$
C.所加匀强磁场磁感应强度的最小值为B=$\frac{mgRsinθ}{EL}$
D.如果金属棒的直径变为原来的两倍,原来静止的金属棒将依然保持静止

分析 通电导线垂直处于匀强磁场中,则由电流方向结合左手定则可得安培力的方向,再由安培力、重力及支持力处于平衡可求得安培力的大小.根据公式F=BIL可确定磁场的方向与大小.

解答 解:A、加竖直向下的匀强磁场,安培力方向水平向左,导体棒不可能处于平衡.故A错误.
B、当加竖直向上的匀强磁场时,导体棒受重力、支持力和水平向右的安培力,如图所示,根据共点力平衡有:mgtanθ=BIL,I=$\frac{E}{R}$,所以$B=\frac{mgRtanθ}{EL}$.故B正确.
C、当安培力方向与支持力方向垂直时,安培力最小,最小值为mgsinθ,则BIL=mgsinθ,I=$\frac{E}{R}$,所以B的最小值为$\frac{mgRsinθ}{EL}$.故C正确.
D、棒原来处于静止状态,则可能是BIL=mg,当棒的直径为原来2倍时,则电阻减小原来4倍,电流变大原来4倍,安培力变为4倍,而质量也变为原来4倍.所以棒仍不动.故D正确.
故选:BCD.

点评 由于棒所处平衡位置,那么安培力的方向不同,导致安培力的大小不同,从而得出不同的磁感应强度大小与方向.D选项中,当直径变化时,电流虽然变化,但质量也同时变化,且变化相同,所以仍处于平衡状态.

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