Question

10．如圖所示，在一個范圍足夠大、磁感應(yīng)強度R=0.20T的水平勻強磁場中，用絕緣細線將金屬棒吊起使其呈水平靜止狀態(tài)，且金屬棒以磁場方向垂直．已知金屬棒長L=0.50m，質(zhì)量m=0.02kg，取g=10m/s．
（1）若棒中通有I₁=1.0A的向左的電流，求此時金屬棒受到的安培力F₁的大�。�
（2）改變通過金屬棒的電流大小，若細線拉力恰好為零，求此時棒中通有電流I₂的大小．
（3）現(xiàn)要使安培力F′的大小變?yōu)?.2N時，使金屬棒依然呈水平靜止狀態(tài)，金屬棒長L=0.50m不變．磁感應(yīng)強度的大小B′和通過金屬棒的電流大小I′應(yīng)滿足什么條件？此時兩條細線的總拉力可能為多大？（此問只要求寫出最后結(jié)果，不要求計算過程）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)安培力大小公式，即可求解．
（2）當細線拉力為零，則說明安培力與重力相等，因此由安培力大小公式可確定通電電流的大�。�
（3）利用F=BIL即可求得BI間的關(guān)系，利用共點力平衡即可求得細線的拉力

解答 解：（1）此時金屬棒受到的安培力大小為：
F=BIL=0.2×1×0.5N=0.1N
（2）懸線拉力恰好為零，金屬棒沿豎直方向受重力和安培力，由金屬棒靜止可知安培力為：F?=mg
所以此時金屬棒中的電流為：I?=$\frac{F}{BL}=\frac{mg}{BL}=2A$
（3）依據(jù)F′=B′I′L可得：$B′I′=\frac{F}{L}=0.4T•A$
細線的拉力可能為0，或4N
答：（1）若棒中通有I=2.0A的向左的電流，求此時金屬棒受到的安培力F的大小0.1N；
（2）改變通過金屬棒的電流大小，若細線拉力恰好為零，求此時棒中通有電流的大小2A．
（3）磁感應(yīng)強度的大小B′和通過金屬棒的電流大小I′應(yīng)滿足B′I′=0.4T•A，此時兩條細線的總拉力可能為0或4N

點評 本題比較簡單，借助于物體平衡，考查了有關(guān)安培力的大小和方向問題，要熟練應(yīng)用左手定則判斷安培力的方向，同時熟練應(yīng)用公式F=BIL進行有關(guān)計算．