Question

18．如圖所示，一個長度為20cm的金屬棒ab用兩個完全相同的彈簧水平地懸掛在勻強磁場中；磁場的磁感應強度大小為0.2T，方向垂直于紙面向里；彈簧上端固定，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．已知開關斷開時兩彈簧的伸長量均為0.5cm；閉合開關，系統重新平衡后，兩彈簧的伸長量與開關斷開時相比均改變了0.3cm，重力加速度大小取10m/s²，判斷開關閉合后金屬棒所受安培力的方向，并求出金屬棒的質量．

Answer 1

分析 在閉合前，導體棒處于平衡狀態，在閉合后，根據閉合電路的歐姆定律求的電流，根據F=BIL求的安培力，由共點力平衡求的質量

解答 解：閉合開關后，電流由b指向a，受到的安培力向下
斷開時：2k△l₁=mg
開關閉合后2k（△l₁+△l₂）=mg+F
受到的安培力為：F=BIL
回路中電流為I=$\frac{U}{R}$
聯立解得m=0.04kg
答：金屬棒的質量為0.04kg

點評 本題主要考查了共點力平衡，抓住通電前后的共點力平衡即可