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    1．如图所示，水平面上有电阻不计的U形导轨MN、PQ，它们之间的宽度为L=0.2m．M和P之间接入电动势为E=4V、内阻为r=1Ω的电源．现垂直于导轨放置一根质量为m=0.2kg的金属棒．金属棒ab接入导轨间的电阻为R=1Ω，并加一个范围较大的匀强磁场，磁感应强度大小为B=5T，方向竖直向上．金属棒与导轨间的动摩擦因数为μ=0.75．（g=10m/s2）
    （1）求刚闭合开关时ab棒的加速度大小及方向．
    （2）若B的大小方向均可改变，且方向始终在垂直金属棒的平面内改变，要使ab棒能缓慢向右匀速运动，此时B的方向又如何？

    分析 （1）根据左手定则正确判断出导体棒ab所受安培力的方向，然后对棒ab进行受力分析，根据牛顿第二定律计算求刚闭合开关时ab棒的加速度大小及方向；
    （2）根据受力图可知当重力等于安培力时，B最小，根据左手定则可以正确判断磁场B的方向．

    解答 解：（1）通过对导体棒的受力分析，根据共点力平衡可知：
    回路中的电流为$I=\frac{E}{R+r}=2A$
    受到的安培力为：F安=BIL=2N　
    根据左手定则，可知安培力方向水平向左
    则刚闭合开关时ab棒的加速度大小$a=\frac{{F}_{安}}{m}=10m/{s}^{2}$
    方向与安培力方向相同，方向水平向左；
    （2）若B的大小方向均可改变，且方向始终在垂直金属棒的平面内改变，要使ab棒能缓慢向右匀速运动
    满足上述条件的安培力应与ab棒的摩擦力大小相等、方向水平向右，所以有：
    F安=BIL=μmg
    解得B=3.75T，方向由左手定则知B的方向竖直向下；
    答：（1）刚闭合开关时ab棒的加速度大小为10m/s2，方向水平向左；
    （2）若B的大小方向均可改变，且方向始终在垂直金属棒的平面内改变，要使ab棒能缓慢向右匀速运动，此时B的方向应变为竖直向下．

    点评 本题借助物体的平衡考查了安培力的大小和方向问题，综合了磁场，牛顿第二定律，受力分析等内容，考查共点力平衡与安培力知识的综合，作出受力分析图是解题的关键．

    练习册系列答案
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    C．若同时增加B的质量和B的电荷量，B的位置可能不变
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