Question

如图所示，CD、FE是两个长度均为40cm、质量分别为60g、20g的两个金属棒，两端由两根等长的细金属杆相连（不计杆重力），形成闭合回路CDEF，将整个回路用两根绝缘细线悬于天花板上，使两棒保持水平并处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度为B=1T．在闭合回路CDEF中通以如图所示的电流，电流I=0.5A，待系统稳定后，取g=10m/s²，求：
（1）细金属杆与竖直方向的夹角；
（2）每根绝缘细绳所受的拉力．

Answer 1

（1）EF棒受到重力、水平方向的安培力和两个金属杆的拉力，其中安培力：F₂=BIL=1×0.5×0.4N=0.2N
设金属杆与竖直方向的夹角为θ，则：tanθ=

F2

m2g

=

0.2

20×103×10

=1
所以金属杆与竖直方向的夹角：θ=45°
（2）如图对CD棒和EF棒组成的系统进行受力分析（从左向右看），整体受到两个重力，两个安培力和两个绝缘绳子的拉力，

竖直方向受力平衡，得：2T=m₁g+m₂g
代入数据解得：T=0.4N
答：（1）细金属杆与竖直方向的夹角45°；
（2）每根绝缘细绳所受的拉力是0.4N．