Question

4．如圖所示，水平放置的兩個平行導(dǎo)軌與輸出電壓12V的直流電源相連，兩個導(dǎo)軌間的距離為0.2m，一個質(zhì)量為40g的均勻金屬棒ab垂直放在金屬軌道上處于靜止狀態(tài)，圖中滑動變阻器接入電路的電阻為3Ω，其余電阻不計．取g=10m/s²．現(xiàn)在金屬棒所在的空間加一個垂直ab方向的勻強磁場后，金屬棒仍然靜止且對導(dǎo)軌的壓力恰好為零，求勻強磁場的磁感應(yīng)強度的大小和方向．

Answer 1

分析 金屬棒處于靜止狀態(tài)，受力平衡，且對導(dǎo)軌的壓力恰好為零，則金屬棒受到重力和安培力兩個力，合力為零，根據(jù)平衡條件結(jié)合左手定則分析即可．

解答 解：金屬棒處于靜止狀態(tài)，受力平衡，且對導(dǎo)軌的壓力恰好為零，則金屬棒受到重力和安培力兩個力，合力為零，則安培力大小F=mg，方向豎直向上，根據(jù)左手定則可知，勻強磁場的磁感應(yīng)強度方向水平向左，根據(jù)F=mg=BIL得：
B=$\frac{mg}{IL}=\frac{0.04×10}{\frac{12}{3}×0.2}=0.5T$
答：勻強磁場的磁感應(yīng)強度的大小為0.5T，方向水平向左．

點評 本題是通電導(dǎo)體在磁場中平衡問題，是磁場與力學(xué)知識的綜合，分析和計算安培力是關(guān)鍵，要求同學(xué)們能抓住平衡條件求解．