热门试卷

解：导体棒静止时，将圆环分成和两部分，为并联关系，其电阻为：

R1=Ω=2Ω

闭合电路的总电阻：

R总=2R1+R+r=6Ω

设电源的电动势为E，则总电流：

I=

从左向右看，导体棒的受力如图所示．

则F=IBL=mgtan60°

所以

E===15V

答：电源的电动势E为15V．

解：（1）根据闭合电路的欧姆定律，则有：=2A                  

由平衡条件得：mgsinθ=BILcosθ

得：==6.25T               

（2）导体棒受力情况如图所示（图中摩擦力f未画出）

当磁感应强度B=12.5T时，mgsinθ＜BILcosθ

摩擦力f沿斜面向下    

由平衡条件得：f+mgsinθ=BILcosθ

代入数据得：f=2N

（3）当磁感应强度B最小时，导体棒恰好不下滑，这时摩擦力f沿斜面向上，

则有：B1ILcosθ+fm=mgsinθ

而：fm=μN

又：N=mgcosθ+BILsinθ

联立得：==T  

答：（1）当磁感应强度6.25T时，导体棒与导轨间的摩擦力为零；

（2）当磁感应强度B2=12.5T时，导体棒与导轨间摩擦力的大小2N和方向沿斜面向下；

（3）使导体棒能静止在导轨上所加磁场的磁感应强度B的最小值为．

解：（1）只有MN受到的安培力方向竖直向上且等于MN的重力时，两根弹簧才能处于自然状态．根据左手定则，MN中的电流方向应由M到N，电流的大小由mg=BIl得：

I== A=0.4 A；

（2）导线中通过由M到N方向的电流时，根据左手定则知受到竖直向上的安培力作用，被拉长的两根弹簧对MN有竖直向上的拉力，MN受到竖直向下的重力，平衡时有：

BI1l+2k△x=mg    

可得弹簧的劲度系数为：

k==N/m=24.5 N/m

答：（1）要使两根弹簧能处于自然状态，既不被拉长，也不被压缩，MN中应M到N方向、通过0.4A的电流；

（2）若导线中有从M到N方向的、大小为0.2A的电流通过时，两根弹簧均被拉长了△x=1mm，弹簧的劲度系数为24.5N/m．

解：（1）该匀强磁场的磁感应强度B的大小为：B==0.1T            

（2）导线垂直该磁场放置时所受安培力的大小为：

F=BIL                       

代入数据得：F=0.1×4×0.25=0.1N

（3）导线平行该磁场放置时所受安培力的大小为零     

答：（1）该匀强磁场的磁感应强度B的大小0.1T

（2）若将导线换为长0.25m，电流为4A，求导线垂直该磁场放置时所受安培力的大小0.1N

（3）若将导线换为长0.31m，电流为3.6A，求导线平行该磁场放置时所受安培力的大小0．

解：（1）安培力的大小，F=BIL=6.4×1000×0.3=1.92×103N，

根据左手定则可知，方向：垂直于BI平面向右；

（2）开启或关闭不同个数的左、右两侧的直线通道推进器，实施转弯．

改变电流方向，或改变磁场方向，可以改变海水所受磁场力的方向，实施“倒车”．

（3）电源提供的电功率中的第一部分为牵引功率

   P1=F牵v0

根据牛顿第三定律：F安=12BIL，

当v0=30m/s时，代入数据得：

P1=F牵v0=12×1.92×103×30W=6.9×105W

电源提供的电功率中的第二部分为单位时间内海水的焦耳热功率

推进器内海水的电阻=0.5Ω

 P2=12I2R=6×106W

电源提供的电功率中的第三部分为单位时间内海水动能的增加量

单位时间内通过推进器的水的质量为

   m=ρmbcv水对地=480kg

单位时间内其动能增加为．

答：（1）一个直线通道推进器内磁场对通电海水的作用力大小为1.92××103N，其方向为垂直于BI平面向右；

（2）开启或关闭不同个数的左、右两侧的直线通道推进器，实施转弯．

改变电流方向，或改变磁场方向，可以改变海水所受磁场力的方向，实施“倒车”．

（3）当潜艇以恒定速度v0=30m/s前进时，海水在出口处相对于推进器的速度v=34m/s，电源提供的电功率中的第一部分为牵引功率，其大小6.9×105W；电源提供的电功率中的第二部分为单位时间内海水的焦耳热功率，其大小为6×106W；电源提供的电功率中的第三部分为单位时间内海水动能的增加量，其功率的大小为4.6×104W．