Question

6．圖示為探究通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受力因素的實(shí)驗(yàn)示意圖，三塊相同馬蹄形磁鐵并列放置在水平桌面上，導(dǎo)體棒通過(guò)等長(zhǎng)的輕而柔軟的細(xì)導(dǎo)線1、2、3、4，懸掛于固定的水平軸上（未在圖中畫(huà)出），導(dǎo)體棒所在位置附近可認(rèn)為有方向豎直向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，導(dǎo)線1、4通過(guò)開(kāi)關(guān)S與內(nèi)阻不計(jì)、電動(dòng)勢(shì)E=2V的電源相連．已知導(dǎo)體棒質(zhì)量m=60g，等效電阻R=1Ω，有效長(zhǎng)度l=20cm，當(dāng)閉合開(kāi)關(guān)S后，導(dǎo)體棒沿圓弧向右擺動(dòng)，擺到最大高度時(shí)（仍在磁場(chǎng)中），細(xì)線與豎直方向的夾角θ=37°，已知細(xì)導(dǎo)線電阻不計(jì)，g=10m/s²，sin37°=0.6，cos37°=0.8．
（1）判斷開(kāi)關(guān)閉合后導(dǎo)體棒中電流的方向；
（2）求出勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大�。�

Answer 1

分析 （1）導(dǎo)體棒沿圓弧向右擺動(dòng)，說(shuō)明所受的安培力向右，由左手定則判斷導(dǎo)體棒中電流的方向．
（2）開(kāi)關(guān)閉合后，導(dǎo)體棒所受安培力大小為 F=BIL，而I=$\frac{E}{R}$．對(duì)導(dǎo)體棒上擺的過(guò)程，運(yùn)用動(dòng)能定理列式可求磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小．

解答 解：（1）導(dǎo)體棒沿圓弧向右擺動(dòng)，說(shuō)明所受的安培力向右，由左手定則判斷可知，導(dǎo)體棒中電流的方向是由導(dǎo)線4經(jīng)導(dǎo)體棒流向?qū)Ь�1．
（2）開(kāi)關(guān)閉合后，導(dǎo)體棒所受安培力大小為 F=BIl，
由歐姆定律，有 I=$\frac{E}{R}$
設(shè)細(xì)導(dǎo)線的長(zhǎng)度為L(zhǎng)．導(dǎo)體棒上擺的過(guò)程中只有安培力和重力做功，由動(dòng)能定理，有：
  FLsinθ-mgL（1-cosθ）=0
解得：B=0.5T
答：（1）開(kāi)關(guān)閉合后導(dǎo)體棒中電流的方向是由導(dǎo)線4經(jīng)導(dǎo)體棒流向?qū)Ь�1；
（2）勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小是0.5T．

點(diǎn)評(píng) 解決本題的關(guān)鍵是掌握左手定則和動(dòng)能定理，判斷通電導(dǎo)體磁場(chǎng)中所受的安培力方向運(yùn)用左手定則，要注意與右手定則和安培定則運(yùn)用條件的區(qū)別，不能混淆．