如圖所示,MN、PQ為水平放置的平行導軌,通電導體棒ab垂直放置在導軌上,已知導體棒的質量m=1kg、長L=2...
問題詳情:
如圖所示,MN、PQ為水平放置的平行導軌,通電導體棒ab垂直放置在導軌上,已知導體棒的質量m=1kg、長L=2.0m,通過的電流I=5.0A,方向如圖所示,導體棒與導軌間的動摩擦因數μ=.當加一豎直向上的勻強磁場時,導體棒水平向右運動,隨著磁感應強度的增大,導體棒運動的加速度增大;若減小磁感應強度方向與速度方向的夾角,當該夾角減小到某一值θ時,無論怎樣增大磁感應強度,導體棒ab均不會運動,則θ為( )
A. | 30° | B. | 45° | C. | 60° | D. | 90° |
【回答】
考點:
牛頓第二定律;安培力.
分析:
對導體棒進行受力分析,導體棒受重力、軌道支援力和安培力以及摩擦力作用,增大磁感應強度就是增大導體棒所受安培力,根據平衡有安培力在水平方向的分力小於導體棒與導軌間的摩擦力即可保*導體棒ab不會運動.
解答:
解:如圖對導體棒進行受力分析如下圖所示:
由題意知增大磁感應強度時,根據F=BIL知,導體棒所受安培力F增加,使導體棒不會運動滿足:
安培力F的水平分量小於導體棒與導軌間的最大靜摩擦力,如圖即滿足:
Fsinθ≤μ(mg+Fcosθ)…①
當磁感應強度B足夠大時,即F足夠大,由數學關係可知,
mg+Fcosθ≈Fcosθ…②
即當tanθ≤μ時,無論安培力多大,導體棒都不能運動,
因為,得:θ=30°
故選:A
點評:
解答本題的關鍵是根據導體棒所處平衡狀態列出導體棒不動時所滿足的方程,然後根據有關數學知識求解,難點是三角函式知識的應用.
知識點:磁場對通電導線的作用力
題型:選擇題
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