Question

如圖所示，相距20cm的兩根光滑平行銅導軌，導軌平面傾角為a=37°，上面放著質量為80g的金屬桿ab，整個裝置放在B=0.2T的勻強磁場中．
（1）若磁場方向豎直向下，要使金屬桿靜止在軌道上，必須通以多大的電流？
（2）若磁場方向垂直斜面向下，要使金屬桿靜止在導軌上，必須通以多大的電流？

Answer 1

分析：金屬棒靜止，金屬棒處于平衡狀態，所受合力為零，對金屬棒進行受力分析，根據平衡條件及左手定則分析，注意要把立體圖轉化為平面圖分析．

解答：解：（1）當磁場方向豎直向下，導體棒受重力、支持力和水平向右的安培力，如左圖所示．
由于桿靜止，三個力的合力為零，故F=mgtan37°…①
又因為F=BIL…②
聯立①②代入數據解之得：I=15A
（2）當磁場的方向垂直于垂直斜面向下，導體棒受重力、支持力和沿斜面向上的安培力，如右圖所示．
由于桿靜止，三個力的合力為零，故F₁=mgsin37°…③．
聯立②③解之得：I₂=12A
答：（1）若磁場方向豎直向下，要使金屬桿靜止在軌道上，必須通以14.7A的電流．（2）若磁場方向垂直斜面向下，要使金屬桿靜止在導軌上，必須通以11.76A的電流．

點評：明確金屬棒靜止處于平衡狀態，所受合力為零，對金屬棒正確受力分析，并且轉化為平面圖，熟練應用左手定則是正確解題的關鍵．