Question

如图所示，两根等长的绝缘细线悬挂一水平金属细杆MN，处在与其垂直的水平匀强磁场中．金属细杆的质量为9.0×10^-3 kg，长度为1.2m，细线的间距为1m，当金属细杆中通以电流I=1.25A时，两绝缘细线上的拉力均恰好为零．忽略与金属细杆连接的细导线的影响．（重力加速度g=10m/s²）求：
（1）金属细杆所受安培力的大小和方向；
（2）细杆中电流的方向和匀强磁场的磁感应强度大小．
（3）若要使每根绝缘细线的拉力等于重力，可以采取哪些措施．

Answer 1

分析：（1）绝缘细线上的拉力为零，根据平衡方程可以的到安培力的大小；
（2）根据安培力的公式F=BIL可以求得磁感应强度大小；
（3）绝缘细线的拉力增大，根据细杆的受力情况来分析增加绝缘细线的拉力的方法．

解答：解：（1）绝缘细线上的拉力均恰好为零，说明细杆的重力和安培力大小相等方向相反，
所以安培力的大小为：F_安=mg=9.0×10^-3×10N=9.0×10^-2N，
方向：竖直向上．
（2）细杆的重力和安培力大小相等方向相反，根据左手定则可知，细杆中电流的方向为N-M（水平向左），
F_安=BIL=mg=9.0×10^-2N，
所以有：B=

mg

IL

=

9×10-2

1.25×1

T=0.06T，
（3）细杆受力平衡，所以两绝缘细线上的拉力的合等于细杆的重力，
要使每根绝缘细线的拉力等于重力，必须使安培力增大，
所以可以采取的措施是：保持B的大小不变，改变I的方向或保持I的大小改变B的方向．
答：（1）金属细杆所受安培力的大小为9.0×10^-2N，方向为竖直向上；
（2）细杆中电流的方向为为N-M（水平向左），匀强磁场的磁感应强度大小为0.06T；
（3）要使每根绝缘细线的拉力等于重力，可以采取哪些措施为：保持B的大小不变，改变I的方向或保持I的大小改变B的方向．

点评：细杆处于受力平衡状态，根据细杆的受力情况分析受到的安培力的大小，根据左手定则来判断电流方向，本题主要是对受力分析和左手定则的考查．