Question

如圖，兩平行光滑導(dǎo)軌相距0.2m，與水平面夾角為30°，金屬棒MN的質(zhì)量為0.2kg，金屬棒的電阻R=1Ω，其處在與軌道平面垂直且磁感應(yīng)強度為5T的勻強磁場中，電源電動勢為5V，內(nèi)阻為1Ω，為使MN處于靜止狀態(tài)，則電阻R₁=

3

Ω；磁感應(yīng)強度的方向應(yīng)

垂直軌道面向上

．（填“垂直軌道面向上”或“垂直軌道面向下”）（其他電阻不計，g=10m/s²）

Answer 1

分析：根據(jù)共點力平衡求出安培力的大小，通過左手定則確定磁感應(yīng)強度的方向，知道安培力，根據(jù)F_A=BIL求出電流的大小，再根據(jù)閉合電路歐姆定律求出電阻R₁的大小．

解答：解：金屬棒受重力、支持力和沿斜面向上的安培力，根據(jù)共點力平衡，得F_A=mgsin30°=1N．又F_A=BIL，則I=

FA

BL

=

1

5×0.2

A=1A．
根據(jù)閉合電路歐姆定律I=

E

R+r+R1

，
代入數(shù)據(jù)得，R₁=3Ω．
因為安培力的方向沿斜面向上，根據(jù)左手定則，則磁感應(yīng)強度的方向垂直軌道面向上．
故答案為：3，垂直軌道面向上．

點評：本題綜合考查了共點力平衡、閉合電路歐姆定律以及安培力的大小方向問題，關(guān)鍵是將立體圖轉(zhuǎn)換為平面圖進行受力分析．