问题详情:
粗细均匀的直导线ab的两端悬挂在两根相同的*簧下边,ab恰好处在水平位置(如图所示).已知ab的质量为m=10g,长度L=60cm,沿水平方向与ab垂直的匀强磁场的磁感应强度B=0.4T.
(1)要使两根*簧能处在自然状态,既不被拉长,也不被压缩,ab中应沿什么方向、通过多大的电流?
(2)当导线中有方向从a到b、大小为0.2A的电流通过时,两根*簧均被拉长了△x=1mm,求该*簧的劲度系数.
【回答】
安培力;力的合成与分解的运用;共点力平衡的条件及其应用.
【分析】(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)由受力分析,借助于平衡条件,即可求解;
【解答】解:(1)只有当ab受到的磁场力方向竖直向上且大小等于ab的重力时,两根*簧才能处于自然状态,根据左手定则,ab中的电流应由a到b,电流的大小由mg=BIL
求得:I== A=0.4 A.
(2)当导线中通过由a到b的电流时,受到竖直向上的磁场力作用,被拉长的两根*簧对ab有竖直向上的拉力,同时ab受竖直向下的重力,平衡时平衡方程为:
BIL+2k△x=mg
可得*簧的劲度系数为:k== N/m=24 N/m
答;(1)要使两根*簧能处在自然状态,既不被拉长,也不被压缩,电流方向从a到b、通过0.4A的电流.
(2)当导线中有方向从a到b、大小为0.2A的电流通过时,两根*簧均被拉长了△x=1mm,求该*簧的劲度系数24N、m.
【点评】考查安培力、*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.
知识点:专题八 电磁感应
题型:计算题