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精英家教网如图所示,均匀导体棒OA质量为m=1.0kg,上端与水平固定光滑转轴O连接,下端固定一个质量为0.5kg的小球A,小球套在
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圆周的光滑金属导轨MN上,与MN良好接触.圆弧MN的圆心在O点,端点M和N位于同一水平线上,MN单位长度的电阻r=0.2Ω/m,电源的电动势E=3.0V,内阻不计,电路中其它电阻都忽略不计.整个装置置于方向水平向里的匀强磁场中.闭合电键K后,棒OA在偏离竖直方向θ=
π
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rad角处静止.g取10m/s2.则匀强磁场的磁感强度为多大?
分析:通电后导体棒受安培力,由左手定则可判断其方向;杆静止时应处于力矩平衡状态.先由闭合电路欧姆定律求得OA偏离θ时电路中的电流,再由力矩平衡条件可求得磁感应强度.
解答:精英家教网解:设棒OA长为L,当导体棒偏离θ角时,以O为转轴,由力矩平衡条件得:
F安?
L
2
=mgsinθ?
L
2
+
1
2
mgsinθ?L,
其中F安=BIL
对整个电路,由欧姆定律有:E=I(
1
8
?2πL+L?θ)r
联立解得:B=
5
18
π(T)≈0.87T
答:匀强磁场的磁感强度为0.87T.
点评:解力矩平衡的题目,关键在于通过受力分要找到研究对象所受到的力,并由力臂的作图方法找到力臂,正确列出力矩的平衡方程即可求得答案.
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