Question

水平面上有電阻不計的U形導軌NMPQ，它們之間的寬度為L，M和P之間接入電動勢為E的電源(不計內阻)．現垂直于導軌擱一根質量為m，電阻為R的金屬棒ab，并加一個范圍較大的勻強磁場，磁感應強度大小為B，方向與水平面夾角為θ且指向右斜上方，如右圖所示，問：

(1)當ab棒靜止時，受到的支持力和摩擦力各為多少？

(2)若B的大小和方向均能改變，則要使ab棒所受支持力為零，B的大小至少為多少？此時B的方向如何？

Answer 1

解析：　從b向a看側視圖如圖所示．

(1)水平方向：F＝F_Asinθ①

豎直方向：F_N＋F_Acosθ＝mg②

又F_A＝BIL＝BL③

聯立①②③得：F_N＝mg－，F＝.

(2)使ab棒受支持力為零，且讓磁場最小，可知安培力豎直向上，則有F_A＝mg

B_min＝，根據左手定則判定磁場方向水平向右．

答案：　(1)mg－　

(2)　方向水平向右