Question

20．如图所示，水平放置的两根平行金属导轨相距0.2m，上面有一质量为0.04kg的均匀金属棒ab，电源电动势为6V、内阻为0.5Ω，滑动变阻器调到2.5Ω时，要在金属棒所在位置施加一个磁场才能使金属棒ab对轨道的压力恰好为零．
求：（1）磁场的方向
（2）磁场的大小．

Answer 1

分析 金属棒ab对轨道的压力恰好为零时，金属棒上的安培力恰好等于金属棒的重力，写出闭合电路的欧姆定律和安培力的公式，即可求得磁感应强度

解答 解：当F_安=mg…①，ab对轨道的压力恰好为零，
    F_安=BIL …②
  回路中电流为  I=$\frac{E}{R+r}=\frac{6}{0.5+2.5}A=2A$…③
代入数据解得B=1T，且方向水平向左；
答：（1）磁场的方向水平向左
（2）磁场的大小为1T

点评 本题是通电导体棒在磁场中平衡问题，安培力分析和计算是解题的关键