Question

如圖所示，MN、PQ為放置于水平面上的兩根平行導軌，通電導體棒ab垂直放置在導軌上， 已知導體棒質量m＝1 kg，長l＝2.0 m，通過的電流I＝5.0 A，方向如圖所示，導體棒與導軌間的動摩擦因數μ＝。若使導體棒水平向右勻速運動， 要求軌道內所加與導體棒ab垂直的勻強磁場的磁感應強度最小，則磁場的方向與軌道平面的夾角是(g＝10 m/s²)

A．30°

B．45°

C．60°

D．90°

Answer 1

C

試題分析：導體棒受力截面圖如下圖，金屬棒受到自身重力，安培力F和支持力以及滑動摩擦力。其中支持力和滑動摩擦力互相垂直，合力與豎直方向的夾角，則有，即。若使導體棒水平向右勻速運動，重力和安培力F的合力與支持力和滑動摩擦力合力等大反向如下圖。根據幾何關系可知，當安培力F與合力垂直時，安培力最小，即安培力與豎直方向夾角為，根據左手定則磁場與安培力垂直，所以磁場方向與軌道平面夾角為，選項C正確。