Question

如圖所示，CD、FE是兩個長度均為40cm、質量分別為60g、20g的兩個金屬棒，兩端由兩根等長的細金屬桿相連（不計桿重力），形成閉合回路CDEF，將整個回路用兩根絕緣細線懸于天花板上，使兩棒保持水平并處于豎直向下的勻強磁場中，磁感應強度為B=1T．在閉合回路CDEF中通以如圖所示的電流，電流I=0.5A，待系統穩定后，取g=10m/s²，求：
（1）細金屬桿與豎直方向的夾角；
（2）每根絕緣細繩所受的拉力．

Answer 1

（1）EF棒受到重力、水平方向的安培力和兩個金屬桿的拉力，其中安培力：F₂=BIL=1×0.5×0.4N=0.2N
設金屬桿與豎直方向的夾角為θ，則：tanθ=

F2

m2g

=

0.2

20×103×10

=1
所以金屬桿與豎直方向的夾角：θ=45°
（2）如圖對CD棒和EF棒組成的系統進行受力分析（從左向右看），整體受到兩個重力，兩個安培力和兩個絕緣繩子的拉力，

豎直方向受力平衡，得：2T=m₁g+m₂g
代入數據解得：T=0.4N
答：（1）細金屬桿與豎直方向的夾角45°；
（2）每根絕緣細繩所受的拉力是0.4N．