问题
选择题
如图所示,MN、PQ为放置于水平面上的两根平行导轨,通电导体棒ab垂直放置在导轨上, 已知导体棒质量m=1 kg,长l=2.0 m,通过的电流I=5.0 A,方向如图所示,导体棒与导轨间的动摩擦因数μ=。若使导体棒水平向右匀速运动, 要求轨道内所加与导体棒ab垂直的匀强磁场的磁感应强度最小,则磁场的方向与轨道平面的夹角是(g=10 m/s2)
A.30°
B.45°
C.60°
D.90°
答案
答案:C
题目分析:导体棒受力截面图如下图,金属棒受到自身重力,安培力F和支持力
以及滑动摩擦力
。其中支持力
和滑动摩擦力
互相垂直,合力与竖直方向的夹角
,则有
,即
。若使导体棒水平向右匀速运动,重力
和安培力F的合力与支持力
和滑动摩擦力
合力等大反向如下图。根据几何关系可知,当安培力F与合力垂直时,安培力最小,即安培力与竖直方向夹角为
,根据左手定则磁场与安培力垂直,所以磁场方向与轨道平面夹角为
,选项C正确。