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在倾角为α的光滑斜面上,置入一通有电流为I,长为L,质量为m的导体棒,如图所示,现在导体棒所在区域加一匀强磁场,试求:
(1)欲使棒静止在斜面上,外加匀强磁场的磁感应强度B的最小值和方向;
(2)欲使棒静止在斜面上且对斜面无压力,外加匀强磁场B的大小和方向.
分析:(1)导体棒静止在斜面上,受到三个力作用而平衡:重力、支持力、安培力,导体棒与磁场方向垂直,安培力大小为FA=BIL,根据平衡条件列方程求解B.
(2)要保持导体棒在斜面上静止且对斜面无压力,则安培力要平衡棒的重力,根据平衡条件求解B,由左手定则判断B的方向.
解答:解:(1)欲使棒静止,则棒受三力平衡,设安培力与斜面的夹角为θ,
则BILcosθ=mgsinα
解得 B=
mgsinα
ILcosθ

当θ=0°时,B最小,且Bmin=
mgsinα
IL

方向垂直斜面向上.
(2)欲使棒对斜面无压力,则安培力要平衡棒的重力,其受力图如图所示,
由平衡条件有BIL=mg,
解得 B=
mg
IL

方向为水平向左.
答:(1)欲使棒静止在斜面上,外加匀强磁场的磁感应强度B的最小值为
mgsinα
IL
,方向为垂直斜面向上;
(2)欲使棒静止在斜面上且对斜面无压力,外加匀强磁场B的大小为
mg
IL
,方向为水平向左.
点评:本题考查应用平衡条件处理通电导体在磁场中平衡问题的能力.通过本题要培养分析安培力最小值的能力.
练习册系列答案
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科目:高中物理 来源: 题型:

如图所示,四根相同的轻弹簧连接着相同的物体,在外力作用下做不同的运动:图-(a)中,物体在光滑水平面上做加速度大小为g的匀加速直线运动;图-(b)中,物体在倾角为30°的光滑斜面上做沿斜面向上的匀速直线运动;图-(c)中,物体以加速度a=g/2做竖直向下的匀加速直线运动;图-(d)中,物体以加速度a=g做竖直向上的匀加速直线运动.设四根轻弹簧伸长量分别为△l1、△l2、△l3、△l4.下列选项中错误的是(  )
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如图所示,在倾角为β=30°的光滑斜面N和可绕O点转动的光滑档板P间静止着重10N的球.当P与N夹角α=
90°
90°
时,P受压力最小;当α=60°时,斜面N受压力为
11.5
11.5
N.

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如图所示,在倾角为θ=30°的光滑斜面的底端有一个固定挡板D,小物体C靠在挡板D上,小物体B与C用轻质弹簧拴接.当弹簧处于自然长度时,B在O点;当B静止时,B在M点,OM=l.在P点还有一小物体A,使A从静止开始下滑,A、B相碰后一起压缩弹簧.A第一次脱离B后最高能上升到N点,ON=1.5l.B运动还会拉伸弹簧,使C物体刚好能脱离挡板D.A、B、C的质量都是m,重力加速度为g.求
(1)弹簧的劲度系数;
(2)弹簧第一次恢复到原长时B速度的大小;
(3)M、P之间的距离.

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科目:高中物理 来源: 题型:

如图所示,在倾角为30°的光滑斜面上垂直纸面放置一根长为L,质量为m的通电直导体棒,棒内电流大小为I,方向垂直纸面向外.以水平向右为x轴正方向,竖直向上为y轴正方向建立直角坐标系.
(1)若加一方向垂直斜面向上的匀强磁场,使导体棒在斜面上保持静止,求磁场的磁感应强度多大?
(2)若加一方向垂直水平面向上的匀强磁场使导体棒在斜面上静止,该磁场的磁感应强度多大.

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科目:高中物理 来源: 题型:

如图所示,在倾角为θ=30°的光滑斜面上有两个用轻质弹簧相连接的物块A、B,它们的质量均为m,弹簧的劲度系数为k,C为一固定挡板,系统处于静止状态.现开始用一沿斜面方向的力F拉物块A使之向上做匀加速运动,当物块B刚要离开C时F的大小恰为2mg.求从F开始作用到物块B刚要离开C的时间.

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