Question

15．如圖所示，兩根平行放置的金屬導(dǎo)軌框架與水平面的夾角為θ，導(dǎo)軌間距離為L，有一根垂直于導(dǎo)軌放置的質(zhì)量為m的均勻金屬棒．電源的電動勢為E，內(nèi)電阻為r，導(dǎo)軌和金屬棒的總電阻為R，整個裝置位于豎直向上的勻強磁場中．要使金屬棒靜止，磁感應(yīng)強度B為多大？方向如何？

Answer 1

分析 利用閉合電路的歐姆定律即可求的電流，以金屬棒為研究對象受力分析，根據(jù)平衡條件求安培力的大小，然后由安培力公式計算磁感應(yīng)強度．

解答 解：以金屬棒為研究對象受力分析，運用合成法如圖：

由幾何知識得：F=mgtanθ
由安培力公式：F=BIL
根據(jù)閉合電路的歐姆定律可知I=$\frac{E}{R+r}$，
聯(lián)立以上三式解得：B=$\frac{mg（R+r）}{EL}$tanθ
根據(jù)安培定則可知，磁場方向向上．
答：磁感應(yīng)強度B的大學(xué)為$\frac{mg（R+r）}{EL}$tanθ，方向向上．

點評 本題借助安培力考查了平衡條件的應(yīng)用，判斷安培力的方向時要注意安培力一定與B垂直、與I垂直．