Question

9．光滑導(dǎo)軌與水平面成θ=37°，導(dǎo)軌寬L=0.2m，勻強(qiáng)磁場豎直向下，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，金屬桿長也為L，質(zhì)量為m=0.02kg，水平放在導(dǎo)軌上．電源的電動勢為E=1.5V，內(nèi)阻為r=0.5Ω，金屬桿電阻為R=1Ω，其余電阻不計．要使金屬桿靜止在導(dǎo)軌上，則磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小的多少？若勻強(qiáng)磁場的方向未知，要使金屬桿靜止在導(dǎo)軌上，則磁感應(yīng)強(qiáng)度B的最小值是多少？此時的方向如何？（g=10m/s²，sin37°=0.6）

Answer 1

分析 B的方向改為豎直向上時，安培力方向水平向右，根據(jù)平衡條件求安培力大小，進(jìn)而求出磁場大小，當(dāng)安培力方向沿斜面向上時所需安培力最小，磁場強(qiáng)度有最小值；

解答 解：（1）當(dāng)磁場方向豎直向下時，受力分析如圖所示，有mgsinθ=Fcosθ
F=BIL
$I=\frac{E}{R+r}=1A$
解得：B=0.75T
（2）若磁場方向未定，讓金屬桿靜止，而要求磁感應(yīng)強(qiáng)度最小，則受力分析如圖所示，有mgsinθ=F′=B_minIL
B_min=0.6T   
根據(jù)左手定則，可知磁場方向為垂直于斜面向下．    
答：使金屬桿靜止在導(dǎo)軌上，則磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小為0.76T；磁感應(yīng)強(qiáng)度B的最小值是0.6T，此時的方向垂直于斜面向下

點評 本題考查受力平衡問題，會用左手定則判斷安培力方向，解題方法同力學(xué)方法相同．