Question

如圖所示，兩根完全相同的輕質(zhì)柔軟細(xì)導(dǎo)線將質(zhì)量為10g、長(zhǎng)為30cm的金屬桿AB從兩端點(diǎn)懸掛起來，導(dǎo)線豎直，金屬桿處于水平狀態(tài)且中間20cm處于0.5T的矩形勻強(qiáng)磁場(chǎng)中．對(duì)金屬桿通電，當(dāng)金屬桿對(duì)導(dǎo)線的拉力恰好為0時(shí)，（g=10m/s²）求：

（1）電流的大小和方向；
（2）保持題中的電流大小不變，將電流反向，導(dǎo)線OA對(duì)金屬桿的拉力是多少？
（3）保持（2）問中電流方向不變，請(qǐng)你作出導(dǎo)線OA的拉力隨電流大小的變化關(guān)系．

Answer 1

分析：（1）對(duì)金屬棒受力分析，根據(jù)平衡條件與安培力公式可以求出電流的大小，由左手定則可以判斷出電流的方向．
（2）對(duì)金屬棒受力分析，由平衡條件可以求出OA對(duì)金屬桿的拉力大小．
（3）根據(jù)安培力公式分析答題．

解答：解：（1）桿受力如圖所示
由平衡條件得：mg=BIL，
解得：I=

mg

BL

=

0.01×10

0.5×0.2

A=1A；
由左手定則可知，電流方向從A到B．
（2）電流反向后桿受力如圖所示，

由平衡條件得：
F_OA+F_O′B=G+F_A，
其中：F_OA=F_O′B，G=F_A，
解得：F_OA=G=0.1N；
（3）由2F_OA=G+BIL得，
繩子的拉力 F_OA與電流I的關(guān)系：
FOA=

G+BIL

2

=0.05+0.05IA，
導(dǎo)線OA的拉力隨電流大小的變化關(guān)系如圖所示；
答：（1）電流的大小為1A，方向從A到B；
（2）導(dǎo)線OA對(duì)金屬桿的拉力是0.1N．
（3）導(dǎo)線OA的拉力隨電流大小的變化關(guān)系圖象如圖所示．

點(diǎn)評(píng)：對(duì)金屬棒正確受力分析，應(yīng)用平衡條件與安培力公式即可正確解題．