高二物理安培力作用下的平衡问题有答案Word版

通电导体在安培力作用下的平衡问题分析思路．

(1)确定研究对象，对研究对象进行受力分析．

(2)画出受力平面图．（侧视图、剖面图等）

(3)依据平衡条件或牛顿第二定律列方程．

一、例题讲解

例1．重力为G长度为L的导体棒MN静止于水平导轨上。通过MN的电流强度为I，匀强磁场的磁感应强度为B，其方向与导轨平面呈θ斜向右上方，如图所示。

求：MN受到的支持力和摩擦力。

例2．如图所示，一根长为0.2m的金属棒放在倾角为θ=370的光滑斜面上，并通以I=5A电流，方向如图所示，整个装置放在磁感应强度为B=0.6T，竖直向上的匀强磁场中，金属棒

恰能静止在斜面上，则该棒的重力为多少？

例3．质量为m＝0.02 kg的通电细杆ab置于倾角θ＝37°的平行放置的导轨上，导轨的宽度d＝0.2 m，杆ab与导轨间的动摩擦因数μ＝0.4，磁感应强度B＝2 T的匀强磁场与导轨平面垂直且方向向下，如右图所示，现调节滑动变阻器的触头，试求出为使杆ab静止不动，通过ab杆的电流范围为多少？(g取10 m/s2)

B

I

θ

二、巩固练习

1．在倾角为θ的斜面上，放置一段通有电流强度为I,长度为L，质量为m的导体棒a，（通电方向垂直纸面向里），如图所示。

（1）如斜面光滑，欲使导体棒静止在斜面上，应加匀强磁场，磁场应强度B最小值是多少？（2）如果要求导体棒a静止在斜面上且对斜面无压力，则所加匀强磁场磁感应强度又如何？

2．如图所示，在倾角为37°的光滑斜面上有一根长为0.4 m，质量为6×10－2 kg的通电直导线，电流强度I＝1 A，方向垂直于纸面向外，导线用平行于斜面的轻绳拴住不动，整个装置放在磁感应强度每秒增加0.4 T，方向竖直向上的磁场中．设t＝0时，B＝0，则需要多长时间，斜面对导线的支持力为零？此时绳的拉力？(g取10 m/s2)

【拓展】：电流仅反向、经多长时间绳的拉力为零？(g取10 m/s2)

3．(2012·辽宁联考)如图所示，PQ和EF为水平放置的平行金属导轨，间距为L＝1.0 m，导体棒ab跨放在导轨上，棒的质量为m＝20g，棒的中点用细绳经轻滑轮与物体c相连，物体c的质量M＝30g．在垂直导轨平面方向存在磁感应强度B＝0.2 T的匀强磁场，磁场方向竖直向上，重力加速度g取10 m/s2.若导轨是粗糙的，且导体棒与导轨间的最大静摩擦力为导体棒ab重力的0.5倍，若要保持物体c在空中静止不动，应该在棒中通入多大的电流？电流的方向如何？

4．如图所示，电源电动势E＝2V，r＝0.5Ω,竖直导轨电阻可略，金属棒的质量m＝0.1kg，R=0.5Ω，它与导体轨道的动摩擦因数μ＝0.4，有效长度为0.2 m,靠在导轨的外面，为使金属棒不下滑，我们施一与纸面夹角为600且与导线垂直向外的磁场，

（g=10 m/s2）求：

（1)此磁场是斜向上还是斜向下？（2）B是多少？

5．如图所示，在倾角θ＝30°的斜面上固定一金属框，框宽L＝0.25 m，电动势E＝12 V 、内阻不计的电池．垂直框面放有一根质量m＝0.2 kg的金属棒ab，它与框架的动摩擦因数μ

＝

3

6.整个装置放在磁感应强度B＝0.8 T、垂直框面向上的匀强磁场中．当调节滑动变阻器R的阻值在什么范围时，可使金属棒静止在框架上？(框架与棒的电阻不计，g取10 m/s2)

6．如图所示，质量为60g的铜棒长为a=20cm，棒的两端与长为L=30cm的细软铜线相连，吊在磁感应强度B=0.5T、方向竖直向上的匀强磁场中。当棒中通过恒定电流I后，铜棒向上来回摆动，最大偏角θ=600，g取10m/s2，求:

(1)铜棒中电流I的大小.

(2)铜棒在摆动过程中的最大速率(结果保留一位有效数字)

参考答案：

例1、sin ,f BIL θθ=水平向左；N=mg-BILcos ,竖直向上 例2、答案：0.8N 例3、答案：0.140.46I A ≤≤

巩固练习

1、2、答案：由B ＝0.4t T 得t ＝5 s.

3、0 A≤I≤2.0 A 由a 到b

4、答案(1) 磁场的方向斜向上(2)532532

B ≥≥-+ （2.3 3.8B ≤≤） 5、滑动变阻器R 的取值范围应为1.6Ω≤R ≤4.8Ω 6、答案：（1） （2）436v =- 1m/s