Question

11．如图所示，PQ、MN为水平、平行放置的金属导轨相距1m，导体棒ab跨放在导轨上，棒的质量为m=0.2kg，棒的中点用轻绳经滑轮与物体相连，物体的质量M=0.3kg，棒与导轨的动摩擦因数为μ=0.5，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，匀强磁场的磁感应强度B=2T，方向竖直向下，为了使物体保持静止状态，可在棒中通入多大的电流？方向如何？（g取10m/s²）

Answer 1

分析 若要保持物体匀速上升，受力必须平衡．由于M所受的最大静摩擦力为0.5mg=1N，而M的重力为Mg=3N，要保持导体静止，则安培力方向必须水平向左，则根据左手定则判断电流的方向．根据共点力平衡和安培力公式求出导体棒中电流的大小

解答 解：导体棒的最大静摩擦力大小为f_m=0.5mg=1N，M的重力为G=Mg=3N，则f_m＜G，要保持导体棒静止，则安培力方向必须水平向左，则根据左手定则判断得知棒中电流的方向为由b到a．
根据受力分析，由共点力平衡，当摩擦力向左时则有F_安-T+f=0
F_安=BIL，
联立得：I=1A
当摩擦力向右时F_安-T-f=0
解得I=2A
答：应在棒中通入1A≤I≤2A的电流，方向b→a

点评 此题是通电导体在磁场中加速问题，要抓住静摩擦力会外力的变化而变化，根据共点力平衡进行求解