长L=60cm质量为m=6.0×10-2kg,粗细均匀的金属棒,两端用完全相同的弹簧挂起,放在磁感强度为B=0.4T,方

长L=60cm质量为m=6.0×10-2kg,粗细均匀的金属棒,两端用完全相同的弹簧挂起,放在磁感强度为B=0.4T,方向垂直纸面向里的匀强磁场中,如图所示,若不计弹簧重力,问:
(1)要使弹簧不伸长,金属棒中电流的大小和方向如何?
(2)如在金属中通入自左向右、大小为I=0.2A的电流,金属棒下降x1=1cm,若通入金属棒中的电流仍为0.2A,但方向相反,这时金属棒下降了多少?(g=10m/s2
bigstone 1年前 已收到1个回答 举报

oldman123 幼苗

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解题思路:(1)根据安培力等于重力,即可求解电流大小,由左手定则判断电流方向;
(2)对两种情况,分别根据平衡条件、胡克定律和安培力公式列式,联立即可求解.

(1)要使弹簧不伸长,则重力应与安培力平衡,所以安培力应向上,据左手定则可知电流方向应向右,
因 mg=BIL,
所以 I=[mg/BL]=
6.0×10−2×10
0.4×0.6A=2.5A.
(2)因在金属中通入自左向右、大小为I1=0.2A的电流,金属棒下降x1=1cm,
由平衡条件得:mg=BIL+2kx1
当电流反向时,由平衡条件得:mg=-BIL+2kx2
解得:x2=[mg+BIL/mg−BIL]x1=
6×10−2×10+0.4×0.2×0.6
6×10−2×10−0.4××0.2×0.6×1cm=1.17cm
答:
(1)要使弹簧不伸长,金属棒中电流的大小为2.5A,电流方向应向右.
(2)这时金属棒下降了1.17cm.

点评:
本题考点: 导体切割磁感线时的感应电动势;楞次定律.

考点点评: 本题考查安培力、弹力与重力间处于平衡状态的问题,体现了胡克定律,安培力公式,同时注意左手定则的应用.

1年前

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