- 安培力
- 共3605题
如图所示,电源电动E=2V,r=0.5Ω,竖直导轨电阻可忽略,金属棒的质量m=0.1kg,R=0.5Ω,它与导轨动摩擦因数μ=0.4,导轨的宽度为0.2m,靠在导轨外面,为使金属棒不动,我们施一与纸面夹角为30°与导线垂直且向里的磁场(g=10m/s2).求:此磁场是斜向上还是斜向下?磁感应强度B的范围是多少?
正确答案
解析
解:以静止的金属棒为研究对象,画出其侧视图,受力如图.
要使金属棒静止,通电金属棒所受安培力一定要有向左的分量,由左手定则判定磁场方向应斜向下,
根据平衡条件,若摩擦力方向向上,则:B1ILsin30°+μB1ILcos30°=mg
若摩擦力方向向下,则:B2ILsin30°-μB2ILcos30°=mg
其中电流I=代入数据解得:B1=3T,B2=16.3T
故所求磁感应强度的范围3T≤B≤16.3T
答:此磁场是斜向下;
磁感应强度B的范围是3T≤B≤16.3T.
(2015秋•荔湾区期末)如图所示,在倾角为θ的光滑斜面和竖直挡板间,垂直纸面放置一根长为L,质量为m的直导体棒.在导体棒中的电流I垂直纸面向里时,欲使导体棒不受挡板的弹力,下列外加匀强磁场的磁感应强度B的大小和方向可行的是( )
正确答案
解析
解:A、磁感应强度为B=,故安培力大小为FA=BIL=
×I×L=mg;
磁场方向竖直向下,根据左手定则,安培力水平向左;
安培力与重力的合力在平行斜面方向的分力:F合x=FAcosθ+mgsinθ=mg(sinθ+cosθ)≠0,故导体棒受挡板的弹力,故A错误;
B、磁感应强度为B=,故安培力大小为FA=BIL=
×I×L=mg;
磁场方向水平向左,根据左手定则,安培力竖直向上,与重力平衡,故导体棒不受挡板的弹力,故B正确;
C、磁感应强度为B=,故安培力大小为FA=BIL=
×I×L=mgtanθ;
磁场方向竖直向上,根据左手定则,安培力水平向右;
安培力与重力的合力在平行斜面方向的分力:F合x=FAcosθ-mgsinθ=0,故导体棒不受挡板的弹力,故C正确;
D、磁感应强度为B=,故安培力大小为FA=BIL=
×I×L=mgsinθ;
磁场方向垂直斜面向上,根据左手定则,安培力平行斜面向上;
安培力与重力的合力在平行斜面方向的分力:F合x=FA-mgsinθ=0,故导体棒不受挡板的弹力,故D正确;
故选:BCD
如图所示,在一水平向右的匀强磁场B中,有一根垂直纸面的通电导线,已知电流I的方向垂直纸面向里,则关于通电导线在磁场中受到的安培力F,下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:磁场向右,电流向里,根据左手定则可得,安培力的方向竖直向下,所以B正确;
故选:B
如图所示的匀强磁场中,一根垂直于磁场方向长l=1m的直导线,通有I=2A的电流强度,方向由a向b,此时该导线受到的磁场的作用力大小为F=0.4N.
(1)在图中画出该直导线所受磁场力的方向.
(2)该磁场的磁感应强度大小B是多少?
(3)如果其他条件都不发生改变,只将直线中的电流强度改变为I′=0.5A,那么这时匀强磁场的磁感应强度大小是多少?
正确答案
解析
解:(1)根据左手定则,安培力方向竖直向上;
(2)磁感应强度:
B==
=0.2T;
(3)磁感应强度由磁场本质的属性决定与通电导线无关,故磁感应强度仍为B=0.2T.
答:(1)如图所示.
(2)该磁场的磁感应强度大小B是0.2T;
(3)匀强磁场的磁感应强度大小是0.2T.
质量为m的通电细杆置于倾角为θ的导轨上,导轨的宽度为L,杆与导轨间的动摩擦因数为μ,有电流通过杆,杆恰好静止于导轨上.如下列选项所示(截面图),杆与导轨间的摩擦力一定不为零的是( )
正确答案
解析
解:A、通电细杆受竖直向下的重力、水平向右的安培力、和垂直于斜面向上的支持力,可知这三个力的合力可能等于0,通电细杆可能受摩擦力,也可能不受.故A错误.
B、若通电细杆受的重力与所受的竖直向上的安培力相等,通电细杆不受摩擦力.若重力大于安培力,则受重力、支持力,安培力、摩擦力.所以通电细杆可能受摩擦力,可能不受摩擦力.故B错误.
C、通电细杆受竖直向下的重力、竖直向下的安培力、和垂直于斜面向上的支持力,这三个力的合力不可能等于0,所以通电细杆若要处于平衡,一定受沿斜面向上的摩擦力.故C正确.
D、通电细杆受竖直向下的重力、水平向左的安培力和垂直于斜面向上的支持力,可知这三个力的合力不可能等于0,通电细杆一定受摩擦力.故D正确.
故选:CD.
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