题目内容

【题目】用两个一样的弹簧吊着一根铜棒,铜棒所在虚线范围内有垂直于纸面的匀强磁场,棒中通以自左向右的电流(如图所示),当棒静止时,两弹簧秤的读数为F1;若将棒中的电流方向反向(大小保持不变),当棒静止时,两弹簧秤的示数为F2 , 且F2>F1 , 根据这两个数据,试求:

(1)磁场的方向;
(2)安培力的大小;
(3)铜棒的重力.

【答案】
(1)

解:因为电流反向时,弹簧秤的读数F2>F1,所以可以知道电流自左向右时,导体棒受到的磁场力方向向上,根据左手定则可以确定磁场的方向为垂直纸面向里;

答:磁场的方向垂直纸面向里;


(2)

解:令铜棒的重力为G,安培力的大小为F,则由平衡条件得:

2F1=G﹣F ①

当电流反向时,磁场力变为竖直向下,此时同样根据导体棒平衡有:

2F2=G+F ②

由①和②可得:

棒的重力G=F1+F2

答:安培力的大小:F=F2﹣F1


(3)

解:安培力F的大小F=F2﹣F1

答:铜棒的重力F=F2+F1


【解析】由题意知,导体棒受到的磁场力方向在竖直方向,因为电流反向时磁场力同样反向,又因为反向时,弹簧秤读数增大,由此可知电流自左向右时,导体棒受磁场力方向向上,根据左手定则可知,磁场方向垂直纸面向里.因为电流反向,磁场力只改变方向,不改变大小,根据导体棒的平衡可以求出安培力的大小表达式.
【考点精析】认真审题,首先需要了解安培力(安培力做功与路径有关,绕闭合回路一周,安培力做的功可以为正,可以为负,也可以为零,而不像重力和电场力那样做功总为零).

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