八、单元复习【知识结构】【范例精析】例 1 有一金属棒 ab,质量为 m,电阻不计,可在两条轨道上滑动,如图 3-8-1 所示
轨道间距为 L,其平面与水平面夹角为 θ,置于垂直于轨道平面向上的匀强磁场中,磁感应强度为 B,金属棒与轨道的最大静摩擦力为其所受重力的 k 倍,回路中电源电动势为 E,内阻不计,问滑动变阻器 R 调节在什么阻值范围内金属棒能静止在轨道上
解析 由于原图为立体图,在立体图上很难作受力分析,可改在侧视图,如图 3-8-2所示,现从 b 往 a 看,则 ab 棒只可以看到 b,电流从 b 中流出,根据左手定则,安培力沿着斜面向上
当变阻器接入电流的电阻较小时,棒中电流较大,安培力大于下滑力,棒具相对斜面向上滑动的趋势,静摩擦力沿斜面向下,当电阻最小是时,静摩擦力 达 最 大 知 , 此 时 的 平 衡 方 程 为mgsinθ+kmg=BLE/Rm……①当变阻器接入电路的电阻较大时,棒中电流较小,棒有沿斜面向下滑动的趋势,静摩擦 力 沿 斜 面 向 上 , 当 电 阻 最 大 时 , 静 摩 擦 力 达 最 大 值 , 此 时 的 平 衡 方 程 为mgsinθ=kmg+BLE/RM……②解此方程组得 ……③拓展 如图 3-8-3 所示,倾角为 α=300的光滑金属导轨宽为 L,金属棒 ab 的电阻为 R,质量为 m,电源电动势为 E,内阻为 r,导轨电阻不计,匀强磁场的方向垂直于 ab,且与导轨平面成 β=600角斜向下,金属棒静止
求:(1)磁感应强度 B 的大小;(2)如果磁场方向可以在垂直于 ab 的平面内转动,且保证棒仍然静止在导轨上,试求最小的 B 值
【参考答案】(1)B=mg(R+r)/3EL;(2)Bmin=mg(R+r)/2EL例 2 设空间存在竖直向下的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场,如图 3-8-4 所示.已知一离子在电场力和