题目内容
【题目】如图，一长为10 cm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0.1T，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2 Ω。已知开关断开时两弹簧的伸长量均为0.5 cm；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0.3 cm，重力加速度大小取10 m/s2。求：
(1)开关闭合后金属棒所受安培力的方向；
(2)开关闭合后金属棒所受安培力的大小；
(3)金属棒的质量多大？
【答案】(1)方向竖直向下；(2)0.06 N；(3)0.01 kg
【解析】
(1)由左手定则判断可知金属棒受到的安培力方向竖直向下。
(2)金属棒通电后，闭合回路电流
金属棒受到的安培力大小为
F=BIL=0.06 N
(3)由平衡条件知，开关闭合前
2kx=mg
开关闭合后
2k(x+Δx)=mg+F
代入数值解得
m=0.01 kg
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