Question

如图所示，MN、PQ为水平放置的平行导轨，通电导体棒ab垂直放置在导轨上，已知导体棒质量m=1kg，长l=2.0m，通以电流I=5.0A，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垂直的匀强磁场最小，则磁场的方向与轨道平面的夹角是（g=l0m/s²）（ ）

A．30°
B．45°
C．60°
D．90°

Answer

根据公式F=BIL可知，当安培力最小时，磁感应强度最小，故以导体棒为研究对象，根据平衡条件求出最小安培力即可正确解答本题．
【解析】
对导体棒进行受力分析，如图所示，受到竖直向下的重力、竖直向上的支持力、与运动方向相反的摩擦力，故要使导体棒匀速直线运动，则安培力需为动力，则设磁场方向与轨道平面成θ角向左斜向上，由左手定则可知安培力方向与磁场垂直斜向右上方，如图所示，则有：
BILsinθ=μFN     ①
FN+BILcosθ=mg    ②
联立①②解得：=，故θ=30°时磁感应强度最小，因此ABD错误，C正确．
故选C．