Question

4．如图所示，水平放置的两个平行导轨与输出电压12V的直流电源相连，两个导轨间的距离为0.2m，一个质量为40g的均匀金属棒ab垂直放在金属轨道上处于静止状态，图中滑动变阻器接入电路的电阻为3Ω，其余电阻不计．取g=10m/s²．现在金属棒所在的空间加一个垂直ab方向的匀强磁场后，金属棒仍然静止且对导轨的压力恰好为零，求匀强磁场的磁感应强度的大小和方向．

Answer 1

分析 金属棒处于静止状态，受力平衡，且对导轨的压力恰好为零，则金属棒受到重力和安培力两个力，合力为零，根据平衡条件结合左手定则分析即可．

解答 解：金属棒处于静止状态，受力平衡，且对导轨的压力恰好为零，则金属棒受到重力和安培力两个力，合力为零，则安培力大小F=mg，方向竖直向上，根据左手定则可知，匀强磁场的磁感应强度方向水平向左，根据F=mg=BIL得：
B=$\frac{mg}{IL}=\frac{0.04×10}{\frac{12}{3}×0.2}=0.5T$
答：匀强磁场的磁感应强度的大小为0.5T，方向水平向左．

点评 本题是通电导体在磁场中平衡问题，是磁场与力学知识的综合，分析和计算安培力是关键，要求同学们能抓住平衡条件求解．