Question

如圖所示，PQ和MN為水平、平行放置的金屬導軌，相距1m，導體棒ab跨放在導軌上，棒的質量m=0.2㎏，棒的中點用細繩經滑輪與物體相連，物體質量M=0.3_^㎏，棒與導軌間的動摩擦因數μ=0.5，勻強磁場的磁感應強度B=2T，方向豎直向下，為了使物體勻速上升，應在棒中通入多大的電流？方向如何？

Answer 1

分析：若要保持物體勻速上升，受力必須平衡．由于M所受的最大靜摩擦力為0.5mg=1N，而M的重力為Mg=3N，要保持導體棒勻速上升，則安培力方向必須水平向左，則根據左手定則判斷電流的方向．根據平衡條件和安培力公式求出導體棒中電流的大小．

解答：解：導體棒的最大靜摩擦力大小為f_m=0.5mg=1N，M的重力為G=Mg=3N，則f_m＜G，要保持導體棒勻速上升，則安培力方向必須水平向左，則根據左手定則判斷得知棒中電流的方向為由a到b．
根據受力分析，由平衡條件，則有F_安=T+f=BIL，
所以I=

T+f

BL

=

3+1

2×1

A=2A
答：為了使物體勻速上升，應在棒中通入2A的電流，流過棒的電流方向為由a到b．

點評：此題是通電導體在磁場中平衡問題，要抓住靜摩擦力會外力的變化而變化，挖掘臨界條件進行求解．