Question

質(zhì)量為1kg的金屬桿靜止于相距1m的兩水平軌道上，金屬桿中通有方向如圖所示．大小為20A的恒定電流，兩軌道處于豎直方向的勻強(qiáng)磁場中．金屬桿與軌道間的動摩擦因數(shù)為0.6．（g取10m/s²）
（1）欲使桿向右勻速運動，求磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小和方向
（2）欲使桿向右以加速度為2m/s²作勻加速運動，求磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小．

Answer 1

分析：（1）左手定則的內(nèi)容：伸開左手，使大拇指與其余四個手指垂直，并且都與手掌在同一個平面內(nèi)；讓磁感線從掌心進(jìn)入，并使四指指向電流的方向，這時拇指所指的方向就是通電導(dǎo)線在磁場中所受安培力的方向．根據(jù)左手定則的內(nèi)容判斷安培力的方向．
（2）由牛頓第二定律求的此時的磁感應(yīng)強(qiáng)度．

解答：解：（1）桿向右勻速運動，說明桿受到的安培力是向右的，根據(jù)左手定則可以知道，磁場的方向豎直向上，大小和桿受到的摩擦力大小相等，
所以BIL=μmg，
所以B=

μmg

IL

=

0.6×1×10

20×1

T=0.3T．
（2）欲使桿向右以加速度為2m/s²作勻加速運動，由牛頓第二定律可知
B′IL-μmg=ma
B′=

ma+μmg

IL

=

1×2+0.6×1×10

20×1

T=0.4T
答：（1）欲使桿向右勻速運動，求磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為0.3T和方向豎直向上．
（2）欲使桿向右以加速度為2m/s²作勻加速運動，求磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為0.4T．

點評：根據(jù)左手定則來判斷安培力的方向，根據(jù)摩擦力和安培力相等，可以計算磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小；利用牛頓第二第二定律可求出此時的磁感應(yīng)強(qiáng)度．