Question

【题目】如图所示，处在同一斜面内的金属导轨ab、cd平行放置，斜面与水平面的夹角θ=30°。金属杆ef垂直于导轨放在导轨ab、cd上，金属杆ef与导轨间的滑动摩擦因数为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。现将金属导轨的a、c端与电源连接，在杆ef中形成从f流向e的电流。整个装置处在匀强磁场中，当磁场方向垂直斜面向上时，要保持杆ef静止不动，杆ef中的最大电流为I。若保持磁场大小不变，方向变为竖直向上，现要保持杆ef静止不动，杆ef中的最大电流为多大？

Answer 1

【答案】

【解析】试题分析：磁场改变方向前，对导体进行受力分析，根据平衡条件列出方程式；磁场改变方向后，对导体进行受力分析，根据平衡条件列出方程式，结合滑动摩擦力的公式和安培力公式即可求解。

当磁场方向垂直斜面向上，杆ef中的最大电流为I时，杆ef的受力如图，设杆ef重为G，

由平衡条件得：，

由滑动摩擦力公式得：

设磁场磁感应强度为B，ab、cd两导轨间距为l，由安培力公式得：

当磁场方向竖直向上时，杆ef的受力如图

由平衡条件得：，

由滑动摩擦力公式得：

设杆ef中的最大电流为Im，由安培力公式得：

联立以上各式并代入数据得：