解：①设通过金属杆ab的电流为I₁，

根据闭合电路欧姆定律可知： I₁=E/（R₁+r）

设磁感应强度为B₁，由安培定则可知金属杆ab受安培力沿水平方向，金属杆ab受力如答图1．

对金属杆ab，根据共点力平衡条件有：B₁I₁L=mgtanθ

解得： $B_{1} = \frac{m g \tan θ}{I_{1} L}$ =0.30T

②根据共点力平衡条件可知，最小的安培力方向应沿导轨平面向上，金属杆ab受力如答图2所示．

设磁感应强度的最小值为B₂，对金属杆ab，根据共点力平衡条件有：

B₂I₁L=mgsinθ 解得： $B_{2} = \frac{m g \sin θ}{I_{1} L}$ =0.24T

根据左手定则可判断出，此时磁场的方向应垂直于轨道平面斜向下．

北京市海淀区2021届高三上学期物理期末自测试卷