- 安培力
- 共3605题
如图所示,不计电阻的长直光滑金属导轨ab、cd倾斜放置,与水平面成θ=37°角.导轨宽L=0.4m,电池电动势E=1.5V,内阻不计,电阻R=1Ω.质量为m=100g的导体棒MN的两端与导轨接触良好,且能沿导轨无摩擦滑动,匀强磁场垂直导轨平面斜向上,磁感应强度为B=1T.当单刀双掷开关S与1接通时,导体棒MN刚好保持静止状态.试求:
(1)导体棒MN的电阻RX
(2)当S与2接通后,导体棒MN在运动过程中,单位时间(1S)内棒扫过的最大面积.(假设导轨足够长,g=10m/s2,sin37°=0.6)
正确答案
解析
解:(1)设S接1时导体棒中的电流为Ⅰ,则其受力如图所示.
沿斜面方向根据平衡条件得:
FA=mgsin37°
由欧姆定律得:
所受安培力的大小为:FA=BIL
解以上三式并代入数据得:RX=1Ω
(2)开关与2接通,MN为电源,做加速度减小的变加速直接运动,当速度达到最大值Vm后,做匀速直线运动,由平衡条件得:
mgsin37°=BIL
此时,电路是的感应电动势为:E=BLvm
由欧姆定律得:
棒单位时间内扫过的最大面积Sm=VmL
解以上各式得:Sm=3m2/S
答:(1)导体棒MN的电阻RX为1Ω
(2)当S与2接通后,导体棒MN在运动过程中,单位时间(1S)内棒扫过的最大面积为3m2
一根长10cm的通电导线放在磁感强度为0.4T的匀强磁场中,导线与磁场方向垂直,受到的磁场力为4×10-3N,则导线中的电流为______A.将导线中电流减小为0,磁感强度为______T,导线受到的磁场力为______.
正确答案
0.1
0.4
0
解析
解:由F=BIL得:
I=
磁感应强度只与磁场本身有关,故为0.4T,当I=0时,F=BIL=0
故答案为:0.1,0.4,0
通电直导线M垂直纸面放置,电流如图由里向外流向读者,当电键K闭合时,M受到的安培力指向( )
正确答案
解析
解:首先根据安培定则判断通电螺线管在M处产生的磁场方向:右向上.
根据左手定则判断可知:M受到通电螺线管磁场的作用力的方向:左上方.
故选:A
“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.
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=100×4000×0.2N=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得:
a=,
由v=at得:
t=
发射过程产生的热量:Q=I2(R+r)t=40002×(0.4+0.6)×0.01J=1.6×105J
弹体的动能:
系统消耗的总能量为:E=Ek+Q=1.76×106J
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;
一定质量的导体棒放在光滑的倾斜导轨上,如图.若给导体棒通电,并在此区域加上强度一定的匀强磁场,下图中,有可能使导体棒保持静止状态的有( )
正确答案
解析
解:A、由左手定则可知A图中导线所受安培力水平向右,重力竖直向下,斜面的支持力垂直斜面向上,可以平衡,所以A正确;
B、图中安培力竖直向上,当安培力等于重力时,导体棒即可处于平衡状态,故B正确;
C、图中导体所受安培力沿着斜面向上,重力竖直向下,斜面的支持力垂直斜面向上,可以平衡,所以C正确;
D、图中安培力垂直斜面向下,重力竖直向下,斜面的支持力垂直斜面向上,没有沿斜面向上的分力,不可能平衡,所以D错误.
故选ABC.
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