(3)ab棒滑行距离为x时,ab棒在导轨间的棒长Lx为
Lx=L-2xcotθ ⑪
此时,ab棒产生的电势能Ex为 Ex =Bv2L ⑫
流过ef棒的电流Ix为 Ix= ⑬
ef棒所受安培力Fx为 Fx=B Ix L ⑭
联立 ⑪-⑭,解得 Fx = ⑮
由⑮式可得,Fx在x=0和B为最大值Bm时有最大值F1。
由题知,ab棒所受安培力方向必水平向左,ef棒所受安培力方向必水平向右,使F1为最大值的受力分析如图所示,图中fm为最大静摩擦力,有
F1cosα=mgsinα+μ(mgcosα+ F1sinα) ⑯
联立⑮⑯,得Bm= ⑰
⑰式就是题目所求最强磁场的磁感应强度大小,该磁场方向可竖直向上,也可竖直向下。
由⑮式可知,B为Bm时,Fx随x增大而减小,x为最大xm时,Fx为最小值F2,由图可知
F2cosα+μ(mgcosα+ F2sinα)= mgsinα ⑱
联立⑮⑰⑱,得
xm= ⑲
说明:⑫⑭⑮⑯⑱⑲式各得1分,⑰2分,正确说明磁场方向得1分。