Question

14．演示安培力的实验装置可以简化为如图所示的示意图．如图所示，一长为10cm，质量为80g的金属棒ab用两条完全相同的不可伸长的细绳水平地悬挂在匀强磁场中，磁场方向竖直向上．细绳上端固定，下端与金属棒绝缘，金属棒通过开关用导线与一电动势为12V的电池相连，电路总电阻为2Ω．已知开关断开时两细绳呈竖直方向，闭合开关，金属棒将受到安培力的作用发生摆动，重力加速度大小取10m/s²．
（1）判断开关闭合后金属棒所受安培力的方向；
（2）若把细绳偏离竖直方向37°，金属棒恰能保持静止状态，求磁感应强度大小（已知sin37°=0.6）．

Answer 1

分析 （1）根据左手定则判断出安培力的方向；
（2）根据闭合电路的欧姆定律求得电流，然后根据共点力平衡求得磁感应强度

解答 解：开关闭合后，电流有b流向a，根据左手定则可知，受到的安培力方向垂直于纸面向里，开关闭合后，导体棒中的电流为：
I=$\frac{E}{R}=\frac{12}{2}A=6A$
受到的安培力为F=BIL，根据共点力平衡可得：
F=mgtanθ
联立解得：B=1T
答：（1）开关闭合后金属棒所受安培力的方向垂直于纸面向里；
（2）若把细绳偏离竖直方向37°，金属棒恰能保持静止状态，磁感应强度大小为1T

点评 本题主要考查了对金属棒进行受力分析、应用共点力平衡求得磁感应强度，关键是安培力方向的判定．