- 安培力
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在如图所示的两个图中画出导体受安培力的方向.(电流的方向由纸里面指向纸的外面)
正确答案
解析
解:根据左手定则知,左图安培力的方向竖直向下,右图安培力的方向竖直向上.如图所示.
故答案为:如图所示.
(2015秋•张家口期末)平行金属导轨间距L=0.5m,导轨所在平面与水平面夹角37°,导轨一端有直流电源E=15V,内阻r=1Ω,滑动变阻器R可调节范围足够大,质量m=0.2kg的导体棒ab垂直导轨放置,棒与导轨接触良好,两者间动摩擦因数0.5,空间存在无限大的竖直向下的匀强磁场,磁感应强度B=1T,闭合电键,为保持导体棒静止,可适当调节滑动变阻器的阻值,回路中除电源内阻及滑动变阻器阻值外其他部分电阻不计.(重力加速度g=10m/s2)求解:(sin37°=0.5,cos37°=0.8)
(1)当滑动变阻器阻值多大时,滑动变阻器与导轨间恰好没有摩擦力作用;
(2)为使导体棒保持静止状态,滑动变阻器阻值的取值范围.
正确答案
解析
解:(1)导体棒处于静止状态,受重力、支持力和安培力,由平衡条件得到:
mgsin37°=BILcos37°
解得:
I=3A
根据闭合电路欧姆定律,有:
E=I(R+r)
解得:R=4Ω
(2)当静摩擦力向上达到最大静摩擦力,由平衡条件得到:
mgsin37°=μ(mgcos37°+BI1Lsin37°)+BI1Lcos37°
由闭合电路欧姆定律,有:
E=I1(R1+r)
解得:
R1=19.625Ω
当静摩擦力向下达到最大静摩擦力,由平衡条件得到:
mgsin37°+μ(mgcos37°+BI2Lsin37°)=BI2Lcos37°
由闭合电路欧姆定律,有:
E=I2(R2+r)
解得:
R2=0.875Ω
故滑动变阻器的阻值范围为:0.875Ω≤R≤19.625Ω
答:(1)当滑动变阻器阻值为4Ω时,滑动变阻器与导轨间恰好没有摩擦力作用;
(2)为使导体棒保持静止状态,滑动变阻器阻值的取值范围为0.875Ω≤R≤19.625Ω.
(2016•咸阳一模)如图所示,金属棒ab置于水平放置的金属导轨cdef上,棒ab与导轨相互垂直并接触良好,导轨间接有电源.现用两种方式在空间加匀强磁场,ab棒均处于静止.第一次匀强磁场方向竖直向上;第二次匀强磁场方向斜向左上与金属导轨平面成θ=30°角,两次匀强磁场的磁感应强度大小相等.下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、B、两次磁场方向都与导体棒垂直,故安培力均为F=BIL,故A正确,B错误;
C、D、第一次安培力水平向右,导体棒受重力、支持力、安培力和向左的静摩擦力,根据平衡条件,有:
f=F=BIL
第二次安培力斜向右上方,与竖直方向成30°,导体棒受重力、支持力、安培力和向左的静摩擦力,如图所示:
根据平衡条件,有:
f′=Fsin30°=BIL
故第二次的摩擦力较小,故C正确,D错误;
故选:AC.
如图所示,匀强磁场中有一通电矩形线圈绕其中心轴00′转动,则在转动过程中( )
正确答案
解析
解:A、在线圈转动过程中,ab和cd两边电流始终与磁场方向垂直,ab与cd两边始终受到安培力作用,故A错误;
B、由于电流方向与磁场方向都不变,由左手定则可知,ab和cd两边所受的安培力方向不变,故B错误;
C、在图示位置,ad和bc边中的电流方向与磁场方向平行,两边均不受安培力作用,故C正确;
D、由左手定则可知,在图示位置,ab所受安培力垂直纸面向外,cd所受安培力垂直纸面向内,故D正确;
故选:CD.
如图所示,把长为L的导体棒置于竖直向下的匀强磁场中,导体棒与磁场方向垂直,棒中通有电流I,导体棒所受安培力为F,则该处的磁感应强度为多少?若通入的电流增大为原来的2倍,则该处的磁感应强度为多少?此时导体棒受到的安培力为多大?
正确答案
解析
解:由于导体棒与磁场方向垂直,根据磁感应强度的定义得:;根据左手定则可以判断出安培力的方向垂直于纸面向里;
磁感应强度和电流无关;故增大电流不会改变磁感应强度;
此时的安培力为:F′=2BIL=2F;
答:磁感应强度为,垂直纸面向里;入的电流增大为原来的2倍,则该处的磁感应强度仍为
;安培力大小为2F;
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