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    16．金属杆MN的质量为m，长度为L，其两端用质量可忽略不计的细金属丝悬挂后置于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度大小为B．当金属杆中通入恒定电流时，金属杆可在磁场中保持静止状态，且与磁场方向垂直．此时细金属丝与竖直方向的夹角为θ，如图所示．若重力加速度为g，则：
    （1）求金属杆受到的安培力的大小．
    （2）求金属杆中电流的大小和方向．
    （3）若保持金属杆中的电流不变，改变磁场方向，为使金属杆MN仍能在原位置静止，求所加磁场磁感应强度的最小值．

    分析 （1）先对金属杆受力分析，找出安培力与重力的关系；
    （2）由安培力公式F=BIL，代入求解，就能计算出金属杆中电流的大小，方向用左手定则判断；
    （3）首先找到安培力最小的临界条件，对应求出磁感应强度的最小值．

    解答 解：（1）对金属杆进行受力分析，由$tanθ=\frac{F}{mg}$
    解得F=mgtanθ；
    （2）由安培力F=BIL，F=mgtanθ得
    金属杆中电流的大小I=$\frac{mgtanθ}{BL}$，方向根据左手定则判断为从M到N
    （3）改变磁场方向就是改变安培力F的方向，当F的方向垂直细金属丝斜向上时F最小，此时磁感应强度B最小
    由mgsinθ=BmIL，I=$\frac{mgtanθ}{BL}$
    解得Bm=Bcosθ
    答：（1）金属杆受到的安培力的大小为mgtanθ；
    （2）金属杆中电流的大小I=$\frac{mgtanθ}{BL}$，方向从M到N．
    （3）若保持金属杆中的电流不变，改变磁场方向，为使金属杆MN仍能在原位置静止，所加磁场磁感应强度的最小值为Bcosθ．

    点评 本题考查安培力有关计算，注意结合受力分析，进行计算，还有第（3）问临界条件的应用，平时注意总结．

    练习册系列答案
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    A．小环上升过程中经过O点时速度最大
    B．小环上升过程中经过O点时速度大小为4m/s
    C．小环向上最高可运动到O点上方4m处
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    （1）可以判断图A中图线是利用图乙中的实验数据描出的．
    （2）在A、B两图中，图线在纵轴上的截距能表示电源电动势倒数的是图B．
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