题目内容

10.如图所示,在一个范围足够大、磁感应强度R=0.20T的水平匀强磁场中,用绝缘细线将金属棒吊起使其呈水平静止状态,且金属棒以磁场方向垂直.已知金属棒长L=0.50m,质量m=0.02kg,取g=10m/s.
(1)若棒中通有I1=1.0A的向左的电流,求此时金属棒受到的安培力F1的大小;
(2)改变通过金属棒的电流大小,若细线拉力恰好为零,求此时棒中通有电流I2的大小.
(3)现要使安培力F′的大小变为0.2N时,使金属棒依然呈水平静止状态,金属棒长L=0.50m不变.磁感应强度的大小B′和通过金属棒的电流大小I′应满足什么条件?此时两条细线的总拉力可能为多大?(此问只要求写出最后结果,不要求计算过程)

分析 (1)根据安培力大小公式,即可求解.
(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.
(3)利用F=BIL即可求得BI间的关系,利用共点力平衡即可求得细线的拉力

解答 解:(1)此时金属棒受到的安培力大小为:
F=BIL=0.2×1×0.5N=0.1N
(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为:F?=mg
所以此时金属棒中的电流为:I?=$\frac{F}{BL}=\frac{mg}{BL}=2A$
(3)依据F′=B′I′L可得:$B′I′=\frac{F}{L}=0.4T•A$
细线的拉力可能为0,或4N
答:(1)若棒中通有I=2.0A的向左的电流,求此时金属棒受到的安培力F的大小0.1N;
(2)改变通过金属棒的电流大小,若细线拉力恰好为零,求此时棒中通有电流的大小2A.
(3)磁感应强度的大小B′和通过金属棒的电流大小I′应满足B′I′=0.4T•A,此时两条细线的总拉力可能为0或4N

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.

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