Question

【題目】如圖所示，傾角為θ=30°的光滑導(dǎo)體滑軌A和B，上端接入一電動(dòng)勢(shì)E=3V、內(nèi)阻不計(jì)的電源，滑軌間距為L(zhǎng)=0.1m，將一個(gè)質(zhì)量為m=0.03kg，電阻R=0.5Ω的金屬棒水平放置在滑軌上，若滑軌周圍存在著垂直于滑軌平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，當(dāng)閉合開關(guān)S后，金屬棒剛好靜止在滑軌上，求滑軌周圍空間的磁場(chǎng)方向和磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小．（重力加速度取g=10m/s2）

Answer 1

【答案】解：合上開關(guān)S后，由閉合電路歐姆定律得：I=

經(jīng)分析可知，金屬棒受力如右圖所示，

金屬棒所受安培力：F=BIL

沿斜面方向受力平衡：F=mgsinθ

以上各式聯(lián)立可得：B=

代入解得：B=0.25T

磁場(chǎng)方向垂直導(dǎo)軌面斜向下．

答：滑軌周圍空間的磁場(chǎng)方向垂直導(dǎo)軌面斜向下，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為0.25T．

【解析】金屬棒在磁場(chǎng)中受到重力、斜面的支持力和安培力三個(gè)作用，根據(jù)平衡條件和安培力公式求解磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小，由左手定則判斷B的方向．
【考點(diǎn)精析】利用磁感應(yīng)強(qiáng)度和安培力對(duì)題目進(jìn)行判斷即可得到答案，需要熟知磁感應(yīng)強(qiáng)度是矢量，磁場(chǎng)中某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向就是該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向，即通過(guò)該點(diǎn)的磁感線的切線方向；安培力做功與路徑有關(guān)，繞閉合回路一周，安培力做的功可以為正，可以為負(fù)，也可以為零，而不像重力和電場(chǎng)力那樣做功總為零．