Question

【題目】演示安培力的實驗裝置可以簡化如圖所示的示意圖。如圖所示，一長為10cm、質量為80g的金屬棒ab用兩條完全相同的不可伸長的細繩水平地懸掛在勻強磁場中；磁場的磁感應強度大小為1T，方向豎直向上；細繩上端固定，下端與金屬棒絕緣，金屬棒通過開關與一電動勢為12V的電池相連，電路總電阻為2Ω。已知開關斷開時兩細繩呈豎直方向；閉合開關，金屬棒將受到安培力的作用發生擺動。重力加速度大小取。

(1)判斷開關閉合后金屬棒所受安培力的方向；

(2)若把細繩偏離豎直方向某一初始夾角θ，金屬棒恰能保持靜止狀態，則θ為多少？

Answer 1

【答案】(1)垂直紙面向里；(2)

【解析】

(1)開關閉合后，電流由b流向a，根據左手定則可知，受到的安培力方向垂直于紙面向里。

(2)開關閉合后，金屬棒所受安培力的大小為

①

由歐姆定律有

②

對金屬棒進行受力分析，根據平衡條件有

③

聯立①②③式，并代入題給數據得