- 安培力
- 共3605题
一根直导线南北放置,当导线中开始通以由北向南的电流时,在直导线上方放置的小磁针的N极应( )
正确答案
解析
解:地磁场由南至向北,故只在地磁场作用下,小磁针的N极指向北,当通电导线通由北向南的电流时,在导线上方会产生由东向西的磁场,故小磁针的N极将由北向西偏转,故B正确
故选:B
有两个相同的全长电阻为9Ω的均匀光滑圆环,固定于一个绝缘的水平台面上,两环分别在两个互相平行的、相距为20cm的竖直面内,两环的连心线恰好与环面垂直,两环面间有方向竖直向下的磁感应强度B=0.87T的匀强磁场,两环的最高点A和C间接有一内阻为0.5Ω的电源,连接导线的电阻不计.今有一根质量为10g,电阻为1.5Ω的棒置于两环内侧且可顺环滑动,而棒恰好静止于如图所示的水平位置,它与圆弧的两接触点P、Q和圆弧最低点间所夹的弧对应的圆心角均为θ=60°,取重力加速度g=10m/s2.试求此电源电动势E的大小.
正确答案
解析
解:在题图中,从左向右看,棒PQ的受力如图14所示,棒所受的重力和安培力FB的合力与环对棒的弹力FN是一对平衡力,且FB=mgtanθ=
mg
而FB=IBL,所以I=
= A=1 A
在题图所示的电路中两个圆环分别连入电路中的电阻为R,则R═2Ω
由闭合电路欧姆定律得E=I(r+2R+R棒)=1×(0.5+2×2+1.5)V=6 V
答:此电源电动势E的大小为6V
“电磁炮”是利用电磁力对弹体加速的新型武器,具有速度快,效率高等优点.如图是“电磁炮”的原理结构示意图.光滑水平加速导轨电阻不计,轨道宽为L=0.2m.在导轨间有竖直向上的匀强磁场,磁感应强度B=1×102T.“电磁炮”弹体总质量m=0.2kg,其中弹体在轨道间的电阻R=0.4Ω.可控电源的内阻r=0.6Ω,电源的电压能自行调节,以保证“电磁炮”匀加速发射.在某次试验发射时,电源为加速弹体提供的电流是I=4×103A,不计空气阻力.求:
(1)弹体所受安培力大小;
(2)弹体从静止加速到4km/s,轨道至少要多长?
(3)弹体从静止加速到4km/s过程中,该系统消耗的总能量;
(4)请说明电源的电压如何自行调节,以保证“电磁炮”匀加速发射.
正确答案
解析
解:(1)在导轨通有电流I时,炮弹作为导体受到磁场施加的安培力为:
F=ILB=8×104N
(2)由动能定理:Fx=
弹体从静止加速到4000m/s,轨道至少要x==20m
(3)由F=ma,v=at
发射过程产生的热量:Q=I2(R+r)t=1.6×105J
弹体的动能:
系统消耗的总能量E=Ek+Q=1.76×106J
(4)由于弹体的速度增大,弹体切割磁感线产生感应电动势,电源的电压应增大,抵消产生的感应电动势,以保证电源为加速弹体提供恒定的电流,是电磁炮匀加速发射.
答:(1)弹体所受安培力大小8×104N;
(2)弹体从静止加速到4km/s,轨道至少要20m
(3)弹体从静止加速到4km/s过程中,该系统消耗的总能量1.76×106J;
(4)由于弹体的速度增大,弹体切割磁感线产生感应电动势,电源的电压应增大,抵消产生的感应电动势,以保证电源为加速弹体提供恒定的电流.
如图所示,金属棒MN用绝缘细线悬吊在垂直纸面向里的匀强磁场中,电流方向由M→N,此时悬线的拉力不为零,要使悬线的拉力变为零,可采用的办法是( )
正确答案
解析
解:棒的中部处于方向垂直纸面向里的匀强磁场中,棒中通有电流,方向从M流向N,根据左手定则可得,安培力的方向竖直向上,由于此时悬线上有拉力,为了使拉力等于零,则安培力必须增加.所以适当增加电流强度,或增大磁场的磁感应强度,故ABC错误,D正确;
故选:D.
(2015秋•西昌市期末)如图所示,金属棒MN两端由等长的轻质悉线水平悬挂,处于竖直向上的匀强磁场中,棒中通以由M向N的电流,平衡时两悬线与竖直方向夹角均为θ,如果仅改变下列某一个条件,θ角的相应变化情况是:( )
正确答案
解析
解:导体棒受力可知,tanθ=;
A、金属棒质量变大,θ角变小,故A错误
B、两悬线等长变短,θ角不变,故B错误;
C、棒中电流I变大,θ角变大,故C正确;
D、磁感应强度变大,θ角变大,故D错误;
故选:C.
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