Question

水平面上有電阻不計(jì)的U形導(dǎo)軌NMPQ，它們之間的寬度為L(zhǎng)，M和P之間接入電動(dòng)勢(shì)為E的電源(不計(jì)內(nèi)阻)．現(xiàn)垂直于導(dǎo)軌放置一根質(zhì)量為m、電阻為R的金屬棒ab，并加一個(gè)范圍較大的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B，方向與水平面夾角為θ且指向右斜上方，如右圖所示，

問(wèn)：(1)當(dāng)ab棒靜止時(shí)，受到的支持力和摩擦力各為多少？

(2)若B的大小和方向均能改變，則要使ab棒所受支持力為零，求此時(shí)的B？

 

Answer 1

【答案】

(1)mg－　　(2) 　方向水平向右

【解析】

試題分析：從b向a看其受力如圖所示．

(1)水平方向：

F_f＝F_Asin θ①

豎直方向：

F_N＋F_Acos θ＝mg②

又F_A＝BIL＝BL③

聯(lián)立①②③得：F_N＝mg－

F_f＝.

(2)使ab棒受支持力為零，且讓磁場(chǎng)最小，需使所受安培力豎直向上．則有F_A＝mg

B_min＝，

根據(jù)左手定則判斷磁場(chǎng)方向水平向右．

考點(diǎn)：考查安培力的計(jì)算和受力平衡的分析

點(diǎn)評(píng)：對(duì)于導(dǎo)體棒在磁場(chǎng)中的平衡問(wèn)題，要能夠靈活應(yīng)用左手定則判斷安培力的方向和計(jì)算，本題中以導(dǎo)體棒為研究對(duì)象，受力分析是解決本題的關(guān)鍵，難度中等