如图所示，两条平行的金属导轨MP、NQ间距L=0.5m，导轨平面与水平面夹角为α，设导轨足够长．导轨处在与导轨平面垂直的匀强磁场中，磁感应强度B=2.0T，与导轨上端相连的电池的-00教育-零零教育信息网

如图所示，两条平行的金属导轨MP、NQ间距L=0.5m，导轨平面与水平面夹角为α，设导轨足够长．导轨处在与导轨平面垂直的匀强磁场中，磁感应强度B=2.0T，与导轨上端相连的电池的

首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 磁场对通电导线的作用：安培力、左手定则/2023-04-06 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 题目

如图所示，两条平行的金属导轨MP、NQ间距L=0.5m，导轨平面与水平面夹角为α，设导轨足够长．导轨处在与导轨平面垂直的匀强磁场中，磁感应强度B=2.0T，与导轨上端相连的电池的电动势E=4.5V，内阻r=0.4Ω，水平放置的导体棒ab的电阻R₀=1.5Ω，两端始终与导轨接触良好，且能沿导轨无摩擦滑动，与导轨下端相连的电阻R₁=1.0Ω，与单刀双掷开关触点“2”相连的电阻R₂=1.0Ω，电路中其它电阻不计．当S与触点“1”接通时，导体棒刚好保持静止状态．求：
（1）匀强磁场的方向；
（2）S与触点“1”接通时，导体棒的发热功率；
（3）当开关S与触点“2”接通后，导体棒的最大速度．

◎ 答案

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导轨导体触点安培力斜面

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（1）当S与触点“1”接通时，导体棒刚好保持静止状态，安培力与重力沿斜面向下的分力平衡，则安培力方向沿斜面向上，根据左手定则，磁场的方向是垂直斜面向下
（2）当S与“1”接通时
I总=

R总

R0R1

R0+R1

4.5

0.4+0.6

A=4.5A
导体棒上的电流 I0=

R0+R1

I总=

1.5+1

×4.5A=1.8A
导体棒的发热功率 p=I02R0=1.82×1.5W=4.86W
（3）S与“1”接通时，导体棒平衡BI₀L-mgsinα=0
S与“2”接通后，导体棒加速下滑，达到最大速度时应满足 BI′L-mgsinα=0
比较两种情况，得知流过导体棒的电流为 I′=I₀=1.8A
I/=

/总

BLvm

R/总

得导体棒的最大速度为
vm=

I/R/总

I/(

R1R2

R1+R2

+R0)

代入数据，求得 v_m=3.6m/s
答：
（1）匀强磁场的方向垂直斜面向下；
（2）S与触点“1”接通时，导体棒的发热功率是4.86W；
（3）当开关S与触点“2”接通后，导体棒的最大速度是3.6m/s．