如图所示,通电直导线ab的质量为m、长为L,水平放置在倾角为θ的光滑斜面上,通以图示方向的电流,电流为I,要求导线ab静止在斜面上.(1)若磁场的方向竖直向上,则磁感

发布时间:2020-08-07 10:13:59

如图所示,通电直导线ab的质量为m、长为L,水平放置在倾角为θ的光滑斜面上,通以图示方向的电流,电流为I,要求导线ab静止在斜面上.
(1)若磁场的方向竖直向上,则磁感应强度为多大?
(2)若要求磁感应强度最小,则磁感应强度的大小、方向如何?

网友回答

解:(1)若磁场方向竖直向上,从a向b观察,导线受力情况如图甲所示.
由平衡条件得:
在水平方向上:F-FNsinθ=0
在竖直方向上:mg-FNcosθ=0
其中F=BIL,联立以上各式可解得:
B=.
答:磁感应强度为.
(2)若要求磁感应强度最小,则一方面应使磁场方向与通电导线垂直,另一方面应调整磁场方向使与重力、支持力合力相平衡的安培力最小.
如图乙所示,由力的矢量三角形讨论可知,当安培力方向与支持力垂直时,安培力最小,对应磁感应强度最小,设其值为Bmin,则:
BminIL=mgsinθ,Bmin=
根据左手定则判定知,该磁场方向垂直于斜面向上.
答:磁感应强度的最小值为.方向垂直于斜面向上.
解析分析:(1)将立体图转换为平面图,对导线进行受力分析,根据共点力力平衡求出安培力的大小,从而根据F=BIL求出磁感应强度的大小.
(2)导线所受重力恒定,支持力的方向不变,根据三角形定则求出安培力的最小值,从而得出磁感应强度的最小值.

点评:解决本题的关键将立体图转换为平面图,运用共点力平衡求解力,以及会运用三角形定则求解力的最小值.
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