如圖*所示，在水平地面上固定一對與水平面傾角為α的光滑平行導電軌道，軌道間的距離為l，兩軌道底端的連線與軌道垂...

問題詳情：

如圖*所示，在水平地面上固定一對與水平面傾角為α的光滑平行導電軌道，軌道間的距離為l，兩軌道底端的連線與軌道垂直，頂端接有電源。將一根質量為m的直導體棒ab放在兩軌道上，且與兩軌道垂直。已知軌道和導體棒的電阻及電源的內電阻均不能忽略。通過導體棒的恆定電流大小為I，方向由a到b，圖乙為圖*沿a→b方向觀察的平面圖。若重力加速度為g，在軌道所在空間加一豎直向上的勻強磁場，使導體棒在軌道上保持靜止。

(1)請在圖乙所示的平面圖中畫出導體棒受力的示意圖；

(2)求出磁場對導體棒的安培力的大小；

(3)如果改變導軌所在空間的磁場方向，試確定使導體棒在軌道上保持靜止的勻強磁場磁感應強度B的最小值的大小和方向。

【回答】

(1)如圖所示。

 ————————————————————————（2分）

(2)根據共點力平衡條件可知，磁場對導體棒的安培力的大小F＝mgtanα———（3分）

(3)要使磁感應強度最小，則要求安培力最小

根據受力情況可知，最小安培力Fmin＝mgsinα——————————————（1分）

方向平行於軌道斜向上

所以最小磁感應強度Bmin＝＝————————————————（1分）

根據左手定則可判斷出，此時的磁感應強度的方向為垂直軌道平面斜向上———（1分）

共計8分。

知識點：磁場對通電導線的作用力

題型：計算題