Question

如图，通电导体棒的质量为60g，电流强度为2A，导体棒插在两光滑绝缘圆环中，两环相距1m，环的半径为0.5m，处在一竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度B=0.4T．通电后棒恰好能在圆环上某一位置处于平衡状态，求在此位置棒对每一只圆环的压力是多大？该位置与环底的高度差是多少？（g=10m/s²）

Answer 1

分析：根据安培力的大小表达式，结合安培力的方向，由平衡条件，即可求解出压力的大小，再由几何关系，即可求解高度．

解答：解：导体棒所受的安培力大小为：F=BIL，
根据题意可知，安培力的方向为水平方向；
设每个圆环对导体棒的支持力为F_N，与竖直方向的夹角为θ，
由物体的平衡条件得：2FN=

(mg)2+F2

解得：F_N=0.5N
cosθ=

mg

2FN

=0.6
h=R(1-cosθ)=

1

2

(1-

3

13

)m=0.2m
答：在此位置棒对每一只圆环的压力是0.5N；该位置与环底的高度差是0.2m．

点评：考查安培力的大小表达式，掌握受力分析的方法，运用受力平衡条件，注意几何关系的应用．