- 安培力
- 共3605题
如图所示,两平行金属导轨间的距离L=0.40m,金属导轨所在的平面与水平面夹角θ=37°,在导轨所在平面内,分布着磁感应强度B=0.50T,方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场.金属导轨的一端接有电动势E=4.5V、内阻r=0.50Ω的直流电源.现把一个质量m=0.040kg的导体棒ab放在金属导轨上,导体棒恰好静止.导体棒与金属导轨垂直、且接触良好,导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R0=2.5Ω,金属导轨电阻不计,g取10m/s2.已知sin37°=0.60,cos37°=0.80,求:
(1)通过导体棒的电流;
(2)导体棒受到的安培力;
(3)导体棒受到的摩擦力.
(4)若将磁场方向改为竖直向上,要使金属杆继续保持静止,且不受摩擦力左右,求此时磁场磁感应强度B1的大小?
正确答案
解析
解:(1)根据闭合电路欧姆定律得:I1==1.5 A.
(2)导体棒受到的安培力为:F安=BIL=0.30 N.
由左手定则可知,安培力沿斜面向上
(3)对导体棒受力分析如图,将重力正交分解,沿导轨方向有:
F1=mgsin 37°=0.24 N
F1<F安,根据平衡条件可知,摩擦力沿斜面向下
mgsin 37°+f=F安
解得:f=0.06 N.
(4)当B的方向改为竖直向上时,这时安培力的方向变为水平向右,则
B2IL=mgtan α,
B2=0.5T
答:(1)通过导体棒的电流是1.5A;
(2)导体棒受到的安培力0.30 N,由左手定则可知,安培力沿斜面向上;
(3)导体棒受到的摩擦力是0.06N.
(4)若将磁场方向改为竖直向上,要使金属杆继续保持静止,且不受摩擦力左右,此时磁场磁感应强度B2的大小是0.5T
(2015秋•保定期末)如图所示,垂直于导体棒的匀强储藏的磁感应强度为B,方向与竖直方向成θ角,接通开关后,流过导体棒的电流大小为I,此时导体棒在水平导轨上能保持静止.下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、根据左手定则可得导体棒受力分析如图所示.B与I垂直,故导体棒受到磁场力大小为F=BIL,选项A错误;
B、根据共点力平衡规律得:BILsinθ+Fn=mg,得导体棒对轨道的压力大小为Fn=mg-BILsinθ,选项B正确;
C、由于导体棒受到的是静摩擦力,因而受到静摩擦力大小要运用力的平衡规律求解,即为Ff=BILcosθ,选项C错误,选项D正确.
故选:BD.
在图中,标出了磁场B的方向、通电直导线中电流I的方向,以及通电直导线所受磁场力F的方向,其中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、电流方向水平向右,由左手定则可知安培力竖直向上,故A正确;
B、由于电流方向与磁场方向平行,则没有安培力,故B错误;
C、电流方向向右,磁场方向向上,由左手定则可知安培力垂直向外,故C错误;
D、磁场向外,电流向右上方,根据左手定则可得,安培力的方向垂直导线向下,故D错误;
故选:A.
如图所示,跟水平面成37°角且连接电源的光滑金属框架宽为20cm,一根重为G的金属棒ab水平放在金属框架,磁感应强度B=0.6T,方向垂直斜面向上,当通过金属棒的电流为5A时,它刚好处于静止状态,试求:
(1)金属棒的重力G的大小
(2)电流方向?
正确答案
解析
解:
(1)题中,金属棒与磁场垂直,所受安培力大小为F=BIL=0.6×5×0.2N=0.6N
金属棒处于静止状态时,受到重力G、安培力F和斜面的支持力N,由平衡条件得
F=Gsin37°
得到,G==
(2)安培力方向沿斜面向上,磁场方向垂直斜面向上,由左手定则得到,金属棒中电流方向为从b到a.
答:(1)金属棒的重力G的大小是1N.(2)金属棒中电流方向为从b到a.
(2016•乌鲁木齐一模)关于安培力和洛伦兹力的下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、安培力垂直通电导线,导线的运动方向可以与速度平行,故安培力可以做正功、负功,故A错误
B、因洛伦兹力总垂直于电荷运动方向,故洛伦兹力的瞬时功率为零,故洛伦兹力对运动电荷一定不做功,故B正确;
C、若导线与磁场方向平行,故安培力为零,故C错误;
D、若粒子的速度方向与磁场方向平行,不受洛伦兹力,故D正确
故选:BD.
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