Question

如圖所示，導體棒ab長L=0.2m，阻值R₀=0.5Ω，質量m=0.02kg，用兩個輕質導線連接掛到天花板下，導體棒水平，電源的電動勢E=2V，內阻 r=1.5Ω，定值電阻 R=18Ω．勻強磁場垂直紙面向里，大小為 B=10T．（重力加速度 g=10m/s²）求：
（1）電鍵k打開時，每個輕質導線的拉力多大．
（2）電鍵k閉合后，每個輕質導線的拉力又是多大．

Answer 1

分析：（1）電鍵k打開時，對于導體棒受到的重力與兩根繩子上的拉力的和大小相等，方向相反；
（2）電鍵k閉合后，根據左手定則判斷出安培力的方向向下，結合閉合電路歐姆定律即可求解．

解答：解：（1）電鍵k打開時，對于導體棒ab有：
mg=2T
代入數據解得：T=0.1N
（2）電鍵k閉合后，由閉合電路歐姆定律得：
I=

E

R+R0+r

解得：I=

2

18+0.5+1.5

A=0.1A
對于導體棒ab，由平衡得：
2T′=mg+F
再由安培力公式得：
F=BIL
代入數據解得：T′=0.2N
答：（1）電鍵k打開時，每個輕質導線的拉力是0.1N；
（2）電鍵k閉合后，每個輕質導線的拉力又是0.2N．

點評：該題將共點力平衡、安培力的計算與閉合電路的歐姆定律結合在一起，雖然涉及的知識點比較多，但都是基礎的知識與基本的公式，難度不太大．屬于中檔題目．