Question

8．如圖所示，一根質量為40g、長為0.5m的細銅棒MN用兩等長的細線水平地懸吊在磁感應強度為0.2T的勻強磁場中，磁場方向垂直于紙面水平向里．（g=10N/kg）
（1）細線的張力為零，棒中的電流什么方向？大小是多少？
（2）如果電流大小不變，將磁場方向變?yōu)樨Q直向上，則細線的張力是多大？細線與豎直方向的夾角是多大？

Answer 1

分析 當細線的張力為零，銅棒受重力和安培力處于平衡，根據平衡求出電流的大小，根據左手定則得出電流的方向．
電流大小不變，安培力大小不變，根據平行板四邊形定則求出細線的張力大小，根據平行四邊形定則求出細線與豎直方向的夾角．

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

點評 本題考查了安培力的共點力平衡，抓住物體所受的合力為零，結合共點力平衡進行求解，掌握左手定則判斷安培力的方向．