题目内容

18.如图所示,一个长度为20cm的金属棒ab用两个完全相同的弹簧水平地悬挂在匀强磁场中;磁场的磁感应强度大小为0.2T,方向垂直于纸面向里;弹簧上端固定,下端与金属棒绝缘,金属棒通过开关与一电动势为12V的电池相连,电路总电阻为2Ω.已知开关断开时两弹簧的伸长量均为0.5cm;闭合开关,系统重新平衡后,两弹簧的伸长量与开关断开时相比均改变了0.3cm,重力加速度大小取10m/s2,判断开关闭合后金属棒所受安培力的方向,并求出金属棒的质量.

分析 在闭合前,导体棒处于平衡状态,在闭合后,根据闭合电路的欧姆定律求的电流,根据F=BIL求的安培力,由共点力平衡求的质量

解答 解:闭合开关后,电流由b指向a,受到的安培力向下
断开时:2k△l1=mg
开关闭合后2k(△l1+△l2)=mg+F
受到的安培力为:F=BIL
回路中电流为I=$\frac{U}{R}$
联立解得m=0.04kg
答:金属棒的质量为0.04kg

点评 本题主要考查了共点力平衡,抓住通电前后的共点力平衡即可

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