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3.如圖所示,PQ和MN為水平放置的光滑平行金屬導(dǎo)軌,間距為L(zhǎng)=1.0m,導(dǎo)體棒ab跨放在導(dǎo)軌上,棒的質(zhì)量為m=0.02kg,棒的中點(diǎn)用細(xì)繩經(jīng)輕滑輪與物體c相連,物體c的質(zhì)量M=0.03kg,懸在空中.在垂直導(dǎo)軌平面方向存在磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.2T的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁場(chǎng)方向豎直向上,重力加速度g取10m/s2
(1)為了使物體c能保持靜止,應(yīng)該在棒中通入多大的電流I1?電流的方向如何?
(2)若在棒中通入方向a到b的電流I2=2A,導(dǎo)體棒的加速度大小是多少?

分析 (1)當(dāng)導(dǎo)軌光滑時(shí),有共點(diǎn)力平衡即可求得電流
(2)對(duì)棒進(jìn)行受力分析,由安培力的公式求出安培力,然后根據(jù)牛頓第二定律即可求出.

解答 解:(1)當(dāng)導(dǎo)軌光滑時(shí),有力的平衡可知,Mg=BI1L  
I1=MgBL=0.03×100.2×1=1.5A
由左手定則可知方向由a到b  
(2)當(dāng)I2=2A時(shí),對(duì)整體由牛頓第二定律得:
BI2L-Mg=(M+m)a   
解得:a=BI2LMgM+m=0.2×2×10.30.05=2m/s2
答:(1)為了使物體c能保持靜止,應(yīng)該在棒中通入多大的電流是1.5A,電流的方向由a到b;
(2)若在棒中通入方向a到b的電流I2=2A,導(dǎo)體棒的加速度大小是2m/s2

點(diǎn)評(píng) 此題是通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中平衡以及加速運(yùn)動(dòng)問(wèn)題,要抓住受力分析的關(guān)鍵.

練習(xí)冊(cè)系列答案
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