Question

8．如圖所示，一根質(zhì)量為40g、長(zhǎng)為0.5m的細(xì)銅棒MN用兩等長(zhǎng)的細(xì)線(xiàn)水平地懸吊在磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.2T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直于紙面水平向里．（g=10N/kg）
（1）細(xì)線(xiàn)的張力為零，棒中的電流什么方向？大小是多少？
（2）如果電流大小不變，將磁場(chǎng)方向變?yōu)樨Q直向上，則細(xì)線(xiàn)的張力是多大？細(xì)線(xiàn)與豎直方向的夾角是多大？

Answer 1

分析 當(dāng)細(xì)線(xiàn)的張力為零，銅棒受重力和安培力處于平衡，根據(jù)平衡求出電流的大小，根據(jù)左手定則得出電流的方向．
電流大小不變，安培力大小不變，根據(jù)平行板四邊形定則求出細(xì)線(xiàn)的張力大小，根據(jù)平行四邊形定則求出細(xì)線(xiàn)與豎直方向的夾角．

解答 解：（1）當(dāng)細(xì)線(xiàn)的張力為零，則銅棒受重力和安培力處于平衡，
有：mg=BIL，
解得I=$\frac{mg}{BL}=\frac{0.04×10}{0.2×0.5}A=4A$．
根據(jù)左手定則知，棒中電流的方向由M指向N，
（2）將磁場(chǎng)方向變?yōu)樨Q直向上，則安培力的方向垂直紙面向外，根據(jù)平行四邊形定則知：
T=$\sqrt{{F}^{2}+（mg）^{2}}=\sqrt{2}mg=0.4\sqrt{2}N$．
根據(jù)tanθ=$\frac{F}{mg}=1$，
解得：θ=45°．
答：（1）棒中的電流方向?yàn)镸指向N，大小為4A．
（2）細(xì)線(xiàn)的張力大小為0.4$\sqrt{2}$N，細(xì)線(xiàn)與豎直方向的夾角是45°．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了安培力的共點(diǎn)力平衡，抓住物體所受的合力為零，結(jié)合共點(diǎn)力平衡進(jìn)行求解，掌握左手定則判斷安培力的方向．