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题型:简答题
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简答题

如图所示,质量为1kg的金属杆放在相距1m的两水平轨道上,金属杆与轨道间的动摩擦因数为0.6,两轨道间存在着竖直方向的匀强磁场,当杆中通有方向如图所示大小为5A的恒定电流时,可使金属杆向右匀速运动(g=10m/s2).

①判断两轨道间磁场方向;

②求磁感应强度B的大小.

正确答案

解析

解:①杆向右匀速运动,说明杆受到的安培力是向右的,根据左手定则可判断磁场方向竖直向上;

②金属杆匀速运动,合力为0,

竖直方向:FN=mg

水平方向:F=BIL,F=f                 

又:f=μFN   

整理得:B=1.2T;  

答:①两轨道间磁场方向竖直向上;②磁感应强度B的大小1.2T.

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题型: 多选题
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多选题

(多选)如图所示,在竖直向下的匀强磁场中有两根竖直放置的平行粗糙导轨CD、EF,导轨上放有一金属棒MN.现从t=0时刻起,给棒通以图示方向的电流且电流强度与时间成正比,即I=kt,其中k为常量,金属棒与导轨始终垂直且接触良好.下列关于棒的速度v、加速度a随时间t变化的关系图象,可能正确的是(  )

A

B

C

D

正确答案

B,D

解析

解:当从t=0时刻起,金属棒通以I=kt,则由左手定则可知,安培力方向垂直纸面向里,使其紧压导轨,则导致棒在运动过程中,所受到的摩擦力增大,所以加速度在减小,由于速度与加速度方向相同,则做加速度减小的加速运动.

当滑动摩擦力等于重力时,加速度为零,则速度达到最大,其动能也最大.

当安培力继续增大时,导致加速度方向竖直向上,则出现加速度与速度方向相反,因此做加速度增大的减速运动.

而速度与时间的图象的斜率表示加速度的大小,故C错误,D正确;

μN=mg 而N=BIL=BLkt 由牛顿第二定律得:mg-μBLKt=ma,因此a=g-,而重力小于摩擦力时,加速度方向向上,故B正确,A错误;

故选:BD.

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题型: 单选题
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单选题

如图所示,D为置于电磁铁两极间的一段通电直导线,电流方向垂直于纸面向里.在电键K接通后,导线D所受磁场力的方向是(  )

A向上

B向下

C向左

D向右

正确答案

A

解析

解:电流由左侧流入,则由安培定则可知电磁铁右侧为N极,故导线所在处的磁场向左;

则由左手定则可知,导线受安培力向上;

故选:A.

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题型:简答题
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简答题

如图所示,两平行光滑导轨相距为20cm,金属棒MN的质量为10g,电阻R=8Ω,匀强磁场的磁感应强度B的方向竖直向下,大小为0.8T,电源电动势为10V,内阻为1Ω.当开关S闭合时,MN处于平衡状态.示变阻器R1多大?(已知θ=45°)

正确答案

解析

解:金属棒受重力mg、支持力N、安培力F的作用,力图如图.根据平衡条件得:

F=mgtanθ=0.1N…①

安培力为:F=BIL…②

联立①②代入数据解得:I==

根据欧姆定律得:I=

代入数据解得:R1=7Ω

答:变阻器R1此时电阻为7Ω.

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题型: 多选题
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多选题

质量为m的金属导体棒置于倾角为θ的导轨上,棒与导轨间的动摩擦因数为μ,当导体棒通以垂直纸面向里的电流时,恰好能在导轨上静止.如图所示的四个侧视图中,标出了四种匀强磁场方向,其中棒与导轨间的摩擦力可能为零的是(  )

A

B

C

D

正确答案

A,C,D

解析

解:A、杆子受重力,竖直向上的安培力,若重力与安培力相等,则二力平衡,不受摩擦力,故A正确;

B、杆子受重力,垂直向下的安培力,垂直向上的支持力,若无摩擦力,不能平衡,故B错误;

C、杆子受重力、水平向右的安培力和斜面的支持力,若三个力平衡,则不受摩擦力,故C正确;

D、杆子受重力、沿斜面向右的安培力和斜面的支持力,若三个力平衡,则不受摩擦力,故D正确;

故选 ACD.

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