如图*所示,在水平地面上固定一对与水平面倾角为α的光滑平行导电轨道,轨道间的距离为l,两轨道底端的连线与轨道垂...
问题详情:
如图*所示,在水平地面上固定一对与水平面倾角为α的光滑平行导电轨道,轨道间的距离为l,两轨道底端的连线与轨道垂直,顶端接有电源。将一根质量为m的直导体棒ab放在两轨道上,且与两轨道垂直。已知轨道和导体棒的电阻及电源的内电阻均不能忽略。通过导体棒的恒定电流大小为I,方向由a到b,图乙为图*沿a→b方向观察的平面图。若重力加速度为g,在轨道所在空间加一竖直向上的匀强磁场,使导体棒在轨道上保持静止。
(1)请在图乙所示的平面图中画出导体棒受力的示意图;
(2)求出磁场对导体棒的安培力的大小;
(3)如果改变导轨所在空间的磁场方向,试确定使导体棒在轨道上保持静止的匀强磁场磁感应强度B的最小值的大小和方向。
【回答】
(1)如图所示。
————————————————————————(2分)
(2)根据共点力平衡条件可知,磁场对导体棒的安培力的大小F=mgtanα———(3分)
(3)要使磁感应强度最小,则要求安培力最小
根据受力情况可知,最小安培力Fmin=mgsinα——————————————(1分)
方向平行于轨道斜向上
所以最小磁感应强度Bmin==————————————————(1分)
根据左手定则可判断出,此时的磁感应强度的方向为垂直轨道平面斜向上———(1分)
共计8分。
知识点:磁场对通电导线的作用力
题型:计算题
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