如图,一长为l质量为m的金属棒ab用两个完全相同的*簧水平地悬挂在匀强磁场中;磁场的磁感应强度大小为B,方向垂...
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问题详情:
如图,一长为l质量为m的金属棒ab用两个完全相同的*簧水平地悬挂在匀强磁场中;磁场的磁感应强度大小为B,方向垂直于纸面向里;*簧上端固定,下端与金属棒绝缘。金属棒通过开关与一电动势为E的电池相连,电路总电阻为R。已知开关断开时两*簧的伸长量均为x1;闭合开关,系统重新平衡后,两*簧的伸长量与开关断开时相比均改变了x2。重力加速度为g。
(1) 判断开关闭合后金属棒所受安培力的方向;
(2) 导出用l、m、E、R、xxg计算B的表达式;
(3) 当l=10cm,m=0.01kg,E=l2V,R=2Ω,x1=0.5cm,x2=0.3cm,g=10m/s2时,磁场的磁感应强度多大。
【回答】
解:(1)开关闭合后,根据左手定则
判断出金属棒所受安培力的方向竖直向下;(2分)
(2)设两*簧的劲度系数均为
对金属棒,开关断开和闭合时分别由力的平衡条件:
……①(2分)
……②(2分)
由安培力公式: ……③ (1分)
且 ……④(1分)
联立①②③④B的表达式: ……⑤(2分)
(3)当l=10cm,m=0.01kg,E=l2V,R=2Ω,x1=0.5cm,x2=0.3cm,g=10m/s2时,
带入数据计算出 ……⑥ (2分)
知识点:磁场对通电导线的作用力
题型:计算题