- 安培力
- 共3605题
(2015秋•荔湾区期末)两条相距L=1.0m的水平金属导轨上放置一根导体棒AB,处于竖直方向的匀强磁场中,如图甲所示.已知导体棒质量m=1.0kg,棒中通以方向从A到B的电流I时,导体棒所受安培力向右,其加速度a跟电流I的关系图象如图乙所示,可认为滑动摩擦力等于最大静摩擦力,取g=10m/s2.求
(1)磁场的方向;
(2)导体棒与导轨间的动摩擦因数及磁感应强度的大小.
正确答案
解析
解:(1)安培力向右,电流向内,根据左手定则可知,磁场的方向竖直向上.
(2)解法一:
设导体棒所受最大静摩擦力为f,导体棒与导轨间的动摩擦因数为μ,有:
f=μmg ①
由图乙,当导体棒中的电流I1=2.0A时,导体棒所受安培力恰好等于最大静摩擦力,设磁感应强度的大小为B,有:
BI1L=f ②
当导体棒中的电流I2=4.0A时,导体a=0.50m/s2,根据牛顿第二定律,得:
BI2L-f=ma ③
联立①②③式,代入数值,得:
μ=0.05,
B=0.25T
解法二:
设导体棒所受最大静摩擦力为f,导体棒与导轨间的动摩擦因数为μ,有
f=μmg ①
设磁感应强度的大小为B,根据牛顿第二定律,有:
BIL-f=ma ②
联立①②,可得: ③
③式说明导体棒加速运动时,其加速度与棒中电流I成一次函数关系,
斜率,纵截距b=-μg ④
由图乙可知:,b=-0.05m/s2
代入④,得:μ=0.05,B=0.25 T
答:(1)磁场的方向竖直向上;
(2)导体棒与导轨间的动摩擦因数为0.05,磁感应强度的大小为0.25T.
如图所示,在倾角为θ的光滑斜面上,放置一根长为L、质量为M、通有电流I的导体棒.重力加速度为g.
(1)若外加磁场方向垂直斜面向上,棒恰好静止在斜面上,求磁感强度的大小.
(2)若棒静止在斜面上且对斜面无压力,求外加磁场磁感强度的大小及方向.
正确答案
解析
解:(1)根据共点力平衡得,F=Mgsinθ,
由,得:
(2)由,F‘=Mg,得:
,
B'的水平向左
答:(1)磁感应强度的大小为.
(2)外加磁场磁感强度的大小,方向水平向左.
利用超导体可以实现磁悬浮,如图1是超导磁悬浮的示意图.在水平桌面上有一个周长为L的超导圆环,将一块质量为m的永磁铁从圆环的正上方缓慢下移,由于超导圆环跟磁铁之间有排斥力,结果永磁铁悬浮在超导圆环的正上方h1高处平衡.
(1)若测得圆环a点磁场如图所示,磁感应强度为B1,方向与水平方向成θ1角,问此时超导圆环中电流的大小和方向?
(2)在接下来的几周时间内,人们发现永磁铁在缓慢下移.经过较长时间T后,永磁铁的平衡位置在离桌面h2高处.有一种观点认为超导体也有很微小的电阻,只是现在一般仪器无法直接测得,超导圆环内电流的变化造成了永磁铁下移,并设想超导电流随时间缓慢变化的I2-t图,你认为哪张图相对合理,为什么?
(3)若测得此时a点的磁感应强度变为B2,夹角变为θ2,利用上面你认为相对正确的电流变化图,求出该超导圆环的电阻?
正确答案
解析
解:(1)磁场的水平分量对圆环的作用力为竖直向下,由左手定则判断电流方向为adcba
对磁铁由mg=B1I1Lcosθ1
解得
(2)当磁铁下降时,θ减小,cosθ增大,B增大,故根据可知,I减小,故选乙图
(3)磁铁下降前后环中电流为,
根据能量守恒
mg
解得R=
答:(1)此时超导圆环中电流的大小和方向为adcba
(2)乙图
(3)该超导圆环的电阻
下列现象属电磁驱动的是( )
正确答案
解析
解:A、铝是导体,仪表指针偏转时铝框随之转动,并切割磁感线产生感应电流,感应电流又会受到安培阻力,阻碍线圈的转动,故A正确;
B、连接后由于电磁效应动圈阻尼变得极大,运输时线圈不再容易摆动,可以防止指针打坏,故B错误;
C、金属探测器由高频振荡器、振荡检测器、音频振荡器和功率放大器等组成,而非电磁驱动,故C错误;
D、当图中B变大时,回路中产生电流,又产生安培力,故属于电磁驱动,故D正确;
故选:AD
长为0.2m的导线,垂直于磁场方向放置在匀强磁场中,磁感应强度为2T,当通过导线的电流为0.6A,求导线受到的安培力是多大?
正确答案
解析
解:电流的方向与磁场方向垂直,则安培力为:
F=BIL=2×0.6×0.2N=0.24N;
答:导线受到的安培力是0.24N
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