Question

如圖所示，兩根等長(zhǎng)的絕緣細(xì)線懸掛一水平金屬細(xì)桿MN，處在與其垂直的水平勻強(qiáng)磁場(chǎng)中．金屬細(xì)桿的質(zhì)量為9.0×10^-3 kg，長(zhǎng)度為1.2m，細(xì)線的間距為1m，當(dāng)金屬細(xì)桿中通以電流I=1.25A時(shí)，兩絕緣細(xì)線上的拉力均恰好為零．忽略與金屬細(xì)桿連接的細(xì)導(dǎo)線的影響．（重力加速度g=10m/s²）求：
（1）金屬細(xì)桿所受安培力的大小和方向；
（2）細(xì)桿中電流的方向和勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小．
（3）若要使每根絕緣細(xì)線的拉力等于重力，可以采取哪些措施．

Answer 1

分析：（1）絕緣細(xì)線上的拉力為零，根據(jù)平衡方程可以的到安培力的大��；
（2）根據(jù)安培力的公式F=BIL可以求得磁感應(yīng)強(qiáng)度大��；
（3）絕緣細(xì)線的拉力增大，根據(jù)細(xì)桿的受力情況來(lái)分析增加絕緣細(xì)線的拉力的方法．

解答：解：（1）絕緣細(xì)線上的拉力均恰好為零，說(shuō)明細(xì)桿的重力和安培力大小相等方向相反，
所以安培力的大小為：F_安=mg=9.0×10^-3×10N=9.0×10^-2N，
方向：豎直向上．
（2）細(xì)桿的重力和安培力大小相等方向相反，根據(jù)左手定則可知，細(xì)桿中電流的方向?yàn)镹-M（水平向左），
F_安=BIL=mg=9.0×10^-2N，
所以有：B=

mg

IL

=

9×10-2

1.25×1

T=0.06T，
（3）細(xì)桿受力平衡，所以兩絕緣細(xì)線上的拉力的合等于細(xì)桿的重力，
要使每根絕緣細(xì)線的拉力等于重力，必須使安培力增大，
所以可以采取的措施是：保持B的大小不變，改變I的方向或保持I的大小改變B的方向．
答：（1）金屬細(xì)桿所受安培力的大小為9.0×10^-2N，方向?yàn)樨Q直向上；
（2）細(xì)桿中電流的方向?yàn)闉镹-M（水平向左），勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為0.06T；
（3）要使每根絕緣細(xì)線的拉力等于重力，可以采取哪些措施為：保持B的大小不變，改變I的方向或保持I的大小改變B的方向．

點(diǎn)評(píng)：細(xì)桿處于受力平衡狀態(tài)，根據(jù)細(xì)桿的受力情況分析受到的安培力的大小，根據(jù)左手定則來(lái)判斷電流方向，本題主要是對(duì)受力分析和左手定則的考查．