Question

10．如圖所示，在一個(gè)范圍足夠大、磁感應(yīng)強(qiáng)度R=0.20T的水平勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，用絕緣細(xì)線將金屬棒吊起使其呈水平靜止?fàn)顟B(tài)，且金屬棒以磁場(chǎng)方向垂直．已知金屬棒長(zhǎng)L=0.50m，質(zhì)量m=0.02kg，取g=10m/s．
（1）若棒中通有I₁=1.0A的向左的電流，求此時(shí)金屬棒受到的安培力F₁的大�。�
（2）改變通過(guò)金屬棒的電流大小，若細(xì)線拉力恰好為零，求此時(shí)棒中通有電流I₂的大小．
（3）現(xiàn)要使安培力F′的大小變?yōu)?.2N時(shí)，使金屬棒依然呈水平靜止?fàn)顟B(tài)，金屬棒長(zhǎng)L=0.50m不變．磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小B′和通過(guò)金屬棒的電流大小I′應(yīng)滿足什么條件？此時(shí)兩條細(xì)線的總拉力可能為多大？（此問(wèn)只要求寫出最后結(jié)果，不要求計(jì)算過(guò)程）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)安培力大小公式，即可求解．
（2）當(dāng)細(xì)線拉力為零，則說(shuō)明安培力與重力相等，因此由安培力大小公式可確定通電電流的大�。�
（3）利用F=BIL即可求得BI間的關(guān)系，利用共點(diǎn)力平衡即可求得細(xì)線的拉力

解答 解：（1）此時(shí)金屬棒受到的安培力大小為：
F=BIL=0.2×1×0.5N=0.1N
（2）懸線拉力恰好為零，金屬棒沿豎直方向受重力和安培力，由金屬棒靜止可知安培力為：F?=mg
所以此時(shí)金屬棒中的電流為：I?=$\frac{F}{BL}=\frac{mg}{BL}=2A$
（3）依據(jù)F′=B′I′L可得：$B′I′=\frac{F}{L}=0.4T•A$
細(xì)線的拉力可能為0，或4N
答：（1）若棒中通有I=2.0A的向左的電流，求此時(shí)金屬棒受到的安培力F的大小0.1N；
（2）改變通過(guò)金屬棒的電流大小，若細(xì)線拉力恰好為零，求此時(shí)棒中通有電流的大小2A．
（3）磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小B′和通過(guò)金屬棒的電流大小I′應(yīng)滿足B′I′=0.4T•A，此時(shí)兩條細(xì)線的總拉力可能為0或4N

點(diǎn)評(píng) 本題比較簡(jiǎn)單，借助于物體平衡，考查了有關(guān)安培力的大小和方向問(wèn)題，要熟練應(yīng)用左手定則判斷安培力的方向，同時(shí)熟練應(yīng)用公式F=BIL進(jìn)行有關(guān)計(jì)算．