Question

如图所示，电源电动势E＝2 V，内电阻r＝0.5 Ω，竖直导轨电阻可忽略，金属棒的质量m＝0.1 kg，电阻R＝0.5 Ω，它与导轨的动摩擦因数μ＝0.4, 有效长度为L＝0.2 m，为了使金属棒能够靠在导轨外面静止不动，我们施一与纸面成30°角向里且与金属棒垂直的磁场，问磁场方向是斜向上还是斜向下？磁感应强度B的范围是多大？(g＝10 m/s²)

Answer 1

斜向下　3 T≤B≤16.3 T

以静止的金属棒为研究对象，其侧视的受力分析如图所示．
若摩擦力方向向上，则
B₁ILsin30°＋μB₁ILcos30°＝mg.
若摩擦力方向向下，则
B₂ILsin30°－μB₂ILcos30°＝mg，

其中电流I＝E/(R＋r)
代入数据得：B₁＝3 T，B₂＝16.3 T，
故所求磁感应强度的范围是
3 T≤B≤16.3 T；
根据左手定则可知其方向应斜向下．