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如图所示,两根完全相同的轻质柔软细导线将质量为10g、长为30cm的金属杆AB从两端点悬挂起来,导线竖直,金属杆处于水平状态且中间20cm处于0.5T的矩形匀强磁场中.对金属杆通电,当金属杆对导线的拉力恰好为0时,(g=10m/s2)求:

(1)电流的大小和方向;
(2)保持题中的电流大小不变,将电流反向,导线OA对金属杆的拉力是多少?
(3)保持(2)问中电流方向不变,请你作出导线OA的拉力随电流大小的变化关系.
分析:(1)对金属棒受力分析,根据平衡条件与安培力公式可以求出电流的大小,由左手定则可以判断出电流的方向.
(2)对金属棒受力分析,由平衡条件可以求出OA对金属杆的拉力大小.
(3)根据安培力公式分析答题.
解答:解:(1)杆受力如图所示
由平衡条件得:mg=BIL,
解得:I=
mg
BL
=
0.01×10
0.5×0.2
A
=1A;
由左手定则可知,电流方向从A到B.
(2)电流反向后杆受力如图所示,

由平衡条件得:
FOA+FO′B=G+FA
其中:FOA=FO′B,G=FA
解得:FOA=G=0.1N;
(3)由2FOA=G+BIL得,
绳子的拉力 FOA与电流I的关系:
FOA=
G+BIL
2
=0.05+0.05IA,
导线OA的拉力随电流大小的变化关系如图所示;
答:(1)电流的大小为1A,方向从A到B;
(2)导线OA对金属杆的拉力是0.1N.
(3)导线OA的拉力随电流大小的变化关系图象如图所示.
点评:对金属棒正确受力分析,应用平衡条件与安培力公式即可正确解题.
练习册系列答案
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小于
小于
同步卫星的轨道半径(选填“大于”、“小于”或“等于”).若已知地球半径为6400km,则该飞船运动的线速度大约为
7809.8
7809.8
m/s.

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1
1
m/s,方向
水平向右
水平向右

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求:
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(1)试证明,若棒下滑时作匀加速运动,则必须满足的条件是每根导轨的电阻值应跟位移x的平方根成正比,即R=k
x
(k为比例常量)
(2)若棒作匀加速运动,B=1T,L=1m,m=
1
5
kg,k=
1
2
Ω?m-1/2,求:
①棒的加速度a,
②棒下落1m过程中,通过棒的电荷量q,
③棒下落1m过程中,电阻上产生的总热量Q.

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