Question

【題目】如圖所示，PQ和MN為水平平行放置的金屬導軌，相距L＝1 m．導體棒ab跨放在導軌上，棒的質量為m＝0.2 kg，棒的中點用細繩經定滑輪與一物體相連(繩與棒垂直)，物體的質量為M＝0.3 kg.導體棒與導軌的動摩擦因數為μ＝0.5(g取10 m/s2)，勻強磁場的磁感應強度B＝2 T，方向豎直向下，為了使物體勻速上升，應在棒中通入多大的電流？方向如何？

Answer 1

【答案】2A，方向由a向b

【解析】試題分析：若要保持物體勻速上升，受力必須平衡．由于M所受的最大靜摩擦力為0.5mg=1N，而M的重力為Mg=3N，要保持重物勻速上升，則安培力方向必須水平向左，則根據左手定則判斷電流的方向．根據共點力平衡和安培力公式求出導體棒中電流的大小．

解：導體棒的最大靜摩擦力大小為fm=0.5mg=1N，M的重力為G=Mg=3N，則fm＜G，要保持導體棒勻速上升，則安培力方向必須水平向左，則根據左手定則判斷得知棒中電流的方向為由a到b．

根據受力分析，由共點力平衡，則有F安﹣T﹣f=0

F安=BIL，

聯立得：I=2A

答：為了使物體勻速上升，應在棒中通入2A的電流，方向由a向b