Question

4．如图所示，在一个范围足够大、垂直纸面向里的匀强磁场中，用绝缘细线将金属棒吊起，使其呈水平状态．已知金属棒长L=0.1m，质量m=0.05kg，棒中通有I=10A的水平向右的电流，取g=10m/s²．
（1）若磁场的磁感应强度B=0.2T，指出金属棒所安培力的方向，求出此时细线拉力的大小．
（2）若细线拉力恰好为零，求磁场的磁感应强度B的大小．

Answer 1

分析 （1）根据左手定则判断出安培力方向，根据共点力平衡即可求得细线的拉力．
（2）当细线拉力为零，则说明安培力与重力相等，因此由安培力大小公式可确定通电电流的大小．

解答 解：（1）根据左手定则可知安培力向下
此时金属棒受到的安培力大小F=BIL=0.2×10×0.1N=0.2N
有共点力平衡可得${F}_{拉}=\frac{1}{2}（mg+F）=0.35N$
（2）悬线拉力恰好为零，金属棒沿竖直方向受重力和安培力，
由金属棒静止可知安培力F?=mg
所以此时金属棒中的电流I?=$\frac{F′}{BL}=\frac{mg}{BL}=\frac{0.5}{10×0.1}T=0.5T$
答：（1）安培力方向向下，拉力为0.35N；
（2）改变通过金属棒的电流大小，若细线拉力恰好为零，此时棒中通有电流的大小0.5A．

点评 本题比较简单，借助于物体平衡，考查了有关安培力的大小和方向问题，要熟练应用左手定则判断安培力的方向，同时熟练应用公式F=BIL进行有关计算．