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如图所示,足够长的U型金属框架放置在绝缘斜面上,斜面倾角30°,框架的宽度L=1.0m、质量M=1.0kg.导体棒ab垂直放在框架上,且可以无摩擦的运动.设不同质量的导体棒ab放置时,框架与斜面
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问题描述:

如图所示,足够长的U型金属框架放置在绝缘斜面上,斜面倾角30°,框架的宽度L=1.0m、质量M=1.0kg.导体棒ab垂直放在框架上,且可以无摩擦的运动.设不同质量的导体棒ab放置时,框架与斜面间的最大静摩擦力均为Fmax=7N.导体棒ab电阻R=0.02Ω,其余电阻一切不计.边界相距d的两个范围足够大的磁场Ⅰ、Ⅱ,方向相反且均垂直于金属框架,磁感应强度均为B=0.2T.导体棒ab从静止开始释放沿框架向下运动,当导体棒运动到即将离开Ⅰ区域时,框架与斜面间摩擦力第一次达到最大值;导体棒ab继续运动,当它刚刚进入Ⅱ区域时,框架与斜面间摩擦力第二次达到最大值.求:

(1)磁场Ⅰ、Ⅱ边界间的距离d;

(2)欲使框架一直静止不动,导体棒ab的质量应该满足的条件.

沈启坤回答:
  (1)导体棒即将离开Ⅰ时,金属框受到的安培力沿斜面向下,对金属框由平衡条件得:   fmax=Mgsin30°+FA1max,   解得:FA1max=2N,   导体棒受安培力:FA1max=B
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