Question

如圖1所示，兩平行的水平放置的電阻不計(jì)的光滑金屬軌道M、N，間距為d，金屬棒ab的質(zhì)量為m，電阻為r，垂直放在導(dǎo)軌上且與導(dǎo)軌接觸良好，整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場，磁場方向垂直于金屬棒ab且與導(dǎo)軌平面夾角為α斜向上，電源電壓恒為U，可變電阻最大阻值為R，把可變電阻阻值調(diào)到最大，然后合上電鍵K，求合上電鍵時(shí)，
（1）棒ab受到的安培力的大小，請(qǐng)?jiān)趫D2中標(biāo)出安培力的方向；
（2）棒ab的加速度的大��；
（3）在不施加其它外力的情況下，請(qǐng)你提出兩個(gè)增大棒ab加速度的辦法．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)閉合電路歐姆定律求出電流的大小，再根據(jù)安培力的大小公式求出安培力的大小，通過左手定則判斷安培力的方向．
（2）對(duì)ab棒受力分析，根據(jù)牛頓第二定律，求出ab棒的加速度．
（3）增大加速度，即增大ab棒的合力，結(jié)合牛頓第二定律以及安培力的大小公式得出增大加速度的方法．

解答：解：（1）根據(jù)閉合電路歐姆定律得，I=

U

R+r

．
則安培力的大小FA=BId=

BdU

R+r

．
根據(jù)左手定則，知安培力的方向垂直于磁場方向向下．如圖所示．
（2）根據(jù)牛頓第二定律得，a=

FAsinα

m

=

BdUsinα

m(R+r)

．
（3）根據(jù)第（2）問表達(dá)式知，要增加加速度，可以增大磁感應(yīng)強(qiáng)度、減小滑到變阻器電阻等．
答：（1）安培力的大小為

BdU

R+r

，方向如圖所示．
（2）棒ab的加速度的大小為

BdUsinα

m(R+r)

．
（3）增大磁感應(yīng)強(qiáng)度、減小滑到變阻器電阻等．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了閉合電路歐姆定律、牛頓第二定律、安培力大小和方向的基本運(yùn)用，比較簡單，關(guān)鍵在于受力分析．