Question

20．如圖所示，兩平行金屬導(dǎo)軌PQ、MN間距為L(zhǎng)．與電動(dòng)勢(shì)為E、內(nèi)阻為r的電源相連．重為G、電阻為R的金屬棒ab垂直于導(dǎo)軌放置構(gòu)成閉合回路，回路平面與水平面成θ角，回路其余電阻不計(jì)．現(xiàn)在加上勻強(qiáng)磁場(chǎng)使ab棒保持靜止，關(guān)于所加磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)強(qiáng)度的說(shuō)法正確的是（　�。�

• A． 大小可能為$\frac{Gsinθ（r+R）}{2EL}$
• B． 最小為$\frac{Gtanθ（r+R）}{EL}$
• C． 若磁場(chǎng)方向豎直向下，則磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為$\frac{Gtanθ（r+R）}{EL}$
• D． 若磁場(chǎng)方向水平向右，則磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為$\frac{G（r+R）}{EL}$

Answer 1

分析 導(dǎo)體棒受重力、支持力和安培力，三力平衡，當(dāng)安培力沿斜面向上時(shí)，安培力最小，此時(shí)根據(jù)安培力公式計(jì)算出的磁感應(yīng)強(qiáng)度即為最小值

解答 解：AB對(duì)導(dǎo)體棒受力分析，受重力、支持力和安培力，如圖

從圖象可以看出，當(dāng)安培力沿斜面向上時(shí)，安培力最小，此時(shí)磁感強(qiáng)度方向垂直于回路平面向下；
故安培力的最小值為：F_A=Gsinθ，故磁感應(yīng)強(qiáng)度的最小值為：
B=$\frac{Gsinθ}{IL}$
根據(jù)歐姆定律，有：
E=I（R+r）
故有：
B=$\frac{G（R+r）sinθ}{EL}$，故AB錯(cuò)誤
C、若磁場(chǎng)方向豎直向下，安培力水平，導(dǎo)體棒受重力、支持力和安培力，三力平衡，由幾何關(guān)系tanθ=$\frac{BIL}{G}$，
根據(jù)歐姆定律，有：
E=I（R+r）
則磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為$\frac{Gtanθ（r+R）}{EL}$，故C正確
D、若磁場(chǎng)方向水平向右，安培力豎直向上，與重力平衡，則BIL=G，根據(jù)歐姆定律，有：
E=I（R+r）
磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為$\frac{G（r+R）}{EL}$，故D正確
故選：CD

點(diǎn)評(píng) 本題是三力平衡中動(dòng)態(tài)分析問(wèn)題，即其中第一個(gè)力大小和方向都不變，第二個(gè)力方向不變，大小可變，則當(dāng)?shù)厝齻�(gè)力與第二個(gè)力垂直時(shí)，第三個(gè)力取最小值；同時(shí)要結(jié)合歐姆定律、安培力公式列式求解