如图所示,在与水平方向成60°角的光滑金属导轨间连一电源,在相距1m的平行导轨上放一重为3N的金属棒ab,棒上...
问题详情:
如图所示,在与水平方向成60°角的光滑金属导轨间连一电源,在相距1m的平行导轨上放一重为3N的金属棒ab,棒上通过3A的电流,磁场方向竖直向上,这时棒恰好静止,求:
(1)匀强磁场的磁感应强度;
(2)ab棒对导轨的压力;
(3)若要使B取值最小,其方向应如何调整?并求出最小值.
【回答】
考点: 安培力;力的合成与分解的运用;共点力平衡的条件及其应用.
专题: 共点力作用下物体平衡专题.
分析: (1)根据共点力平衡求出安培力的大小,从而根据F=BIL求出磁感应强度的大小.
(2)根据共点力平衡,运用合成法求出支持力的大小,从而得出对导轨的压力.
(3)当安培力平行斜面向上时,F有最小值,即磁感应强度具有最小值.
解答: 解:(1)棒静止时,受力如图.
则有:F=Gtan60°
即BIL=Gtan60°
解得B=.
故匀强磁场的磁感应强度大小为.
(2)ab棒对导轨的压力与FN大小相等.
故ab棒对导轨的压力为6N.
(3)若要使B取值最小,即安培力F最小.显然当F平行斜面向上时,F有最小值,此时B应垂直于斜面向上,且有:
F=Gsin60°
所以BminIL=Gsin60°
.
故当B垂直于斜面向上时,有最小值,为.
点评: 解决本题的关键会运用合成法处理共点力平衡问题,掌握运用平行四边形定则求出力的最小值.
知识点:磁场对通电导线的作用力
题型:计算题
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