Question

8．如图所示，一根质量为40g、长为0.5m的细铜棒MN用两等长的细线水平地悬吊在磁感应强度为0.2T的匀强磁场中，磁场方向垂直于纸面水平向里．（g=10N/kg）
（1）细线的张力为零，棒中的电流什么方向？大小是多少？
（2）如果电流大小不变，将磁场方向变为竖直向上，则细线的张力是多大？细线与竖直方向的夹角是多大？

Answer 1

分析 当细线的张力为零，铜棒受重力和安培力处于平衡，根据平衡求出电流的大小，根据左手定则得出电流的方向．
电流大小不变，安培力大小不变，根据平行板四边形定则求出细线的张力大小，根据平行四边形定则求出细线与竖直方向的夹角．

解答 解：（1）当细线的张力为零，则铜棒受重力和安培力处于平衡，
有：mg=BIL，
解得I=$\frac{mg}{BL}=\frac{0.04×10}{0.2×0.5}A=4A$．
根据左手定则知，棒中电流的方向由M指向N，
（2）将磁场方向变为竖直向上，则安培力的方向垂直纸面向外，根据平行四边形定则知：
T=$\sqrt{{F}^{2}+（mg）^{2}}=\sqrt{2}mg=0.4\sqrt{2}N$．
根据tanθ=$\frac{F}{mg}=1$，
解得：θ=45°．
答：（1）棒中的电流方向为M指向N，大小为4A．
（2）细线的张力大小为0.4$\sqrt{2}$N，细线与竖直方向的夹角是45°．

点评 本题考查了安培力的共点力平衡，抓住物体所受的合力为零，结合共点力平衡进行求解，掌握左手定则判断安培力的方向．