- 安培力
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(2015秋•济南校级期末)矩形导线框abcd置于竖直向上的磁感应强度为B=0.6T的匀强磁场中,其中ab、cd边长度相等均为L=0.5m,且ab、cd边质量均忽略不计,bc边长度为d=0.2m,质量为m=0.02kg,线框可绕MN转动,导线框中通以MabcdN方向的恒定电流后,导线框往纸外偏转角θ=370而达到平衡.(sin37°=0.6 cos37°=0.8,g=10m/s2) 求:
(1)导线框达到平衡时,穿过平面abcd的磁通量ϕ为多少?
(2)线框中电流强度I大小?
正确答案
解析
解:(1)根据磁通量公式,则有:ϕ=BSsinθ=BLdsinθ,
代入数据得:ϕ=3.6×10-2Wb
(2)对bc边,根据力的平衡条件,则有:F=mgtanθ.
因F=BId,
解得:I=
代入数据解得:I=1.25A
答:(1)穿过平面abcd的磁通量为3.6×10-2Wb;
(2)线框中电流强度I大小是1.25A.
如图所示,方向水平的匀强磁场B中,一根粗细均匀的通电导体置于水平桌面上,电流方向与磁场方向垂直.此时,导体对桌面有压力.要使导体对桌面的压力为零,下列措施可行的是( )
正确答案
解析
解:A、开始导线受重力、支持力和向上的安培力处于平衡,减小磁感应强度,则安培力减小,支持力增大.故A错误.
B、增大电流强度,安培力增大,则支持力会减小到零.故B正确.
C、使电流反向,安培力方向向下,支持力等于重力和安培力之和,一定不为零.故C错误.
D、磁场反向,安培力方向向下,支持力等于重力和安培力之和,一定不为零.故D错误.
故选:B.
如图,裸金属棒PQ与金属导轨、电源组成闭合回路,PQ与轨道间的动摩擦因数为0.5.导轨所在的平面与水平面成370.空间有垂直斜面向上的匀强磁场,B=1T.在PQ的中点,通过光滑的定滑轮平行于斜面与质量为M的物体相连.已知电源的电动势E=3V、内电阻r=0.5Ω,LPQ=0.5m,RPQ=2.5Ω,mPQ=0.2kg,导轨电阻不计,则要使PQ能静止在斜面上,物体M的质量在什么范围内?(g=10m/s2)
正确答案
解析
解:对金属棒受力分析,根据左手定则所受安培力平行于斜面向下,
安培力大小F=BIL=BL=1×
×0.5=0.5N
当摩擦力沿斜面向下时:mgsin37°+F+μmgcos37°=Mg
得:M=0.25kg
当摩擦力沿斜面向上时mgsin37°+F-μmgcos37°=Mg
得:M=0.09kg
故物体M的质量在什么范围为:0.09kg≤M≤0.25kg
答:物体M的质量范围为:0.09kg≤M≤0.25kg.
(2016•温州模拟)老师在课堂上做了一个演示实验:装置如图所示,在容器的中心放一个圆柱形电极B,沿容器边缘内壁放一个圆环形电极A,把A和B分别与电源的两极相连,然后在容器内放入液体,将该容器放在磁场中,液体就会旋转起来,王同学回去后重复老师的实验步骤,但液体并没有旋转起来,造成这种现象的原因可能是该同学在实验过程中( )
正确答案
解析
解:老师将该容器放在磁场中,能使液体会旋转起来,是在安培力作用下导致的,因此要强调溶液能导电,且电流方向确定;并且要有磁场.与磁铁的磁极是否接反、直流电源正负是否接反,都没有关系.而该同学液体不能旋转可能是因为使用了交流电源,所以可能是D选项.
故选:D
MN为一金属导线,长L=0.5m,质量m=0.01kg,细线悬挂在B=0.4T的匀强磁场中,如图所示,若悬线的张力为零,试求金属导线中电流的方向与大小.
正确答案
解析
解:根据平衡条件,安培力方向竖直向上,由左手定则可得电流的方向:由M指向N;
安培力F安=mg
又:F安=BIL
得电流大小为:I=
答:金属导线中电流的方向由M指向N,大小为0.5A.
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