- 安培力
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图表示一条放在磁场里的通电直导线,导线与磁场方向垂直,图中分别标明电流、磁感应强度和安培力这三个物理量的方向,关于三者方向的关系,下列选项中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、磁场方向垂直纸面向上,电流方向水平向里,根据左手定则,安培力的方向竖直向右.故A错误.
B、磁场方向垂直纸面向右,电流方向垂直纸面向外,根据左手定则,安培力的方向向上.故B错误.
C、磁场方向水平向里,电流方向垂直纸面向右,根据左手定则,安培力的方向竖直向上.故C错误.
D、磁场方向竖直向外,电流方向水平向左,根据左手定则,安培力的方向垂直纸面向上.故D正确.
故选:D.
如图,一段通电直导线平行于磁场方向放入匀强磁场中,导线上从左向右的电流如图示,当导线以其中O点轴轴转过90°过程中,导线受到的安培力( )
正确答案
解析
解:设电流与磁场的夹角为θ,导体棒受的安培力为:F=BILsinθ,其中θ从0增大到90°,sinθ由0增加到1,故可知安培力由零逐渐增大;
根据左手定则,安培力垂直与电方向流和磁场方向构成的平面,一直不变;故ABC错误,D正确;
故选:D.
如图所示为导轨式电磁炮实验装置示意图.两根平行于长直金属导轨沿水平方向固定,其间安放有一金属滑块(即实验用弹丸),滑块可沿导轨无摩擦滑行,且始终与导轨保持良好接触.电源提供的强大电流从一根导轨流入,经过滑块,再从另一导轨流回电源.滑块被导轨中的电流形成的磁场从静止开始推动.在发射过程中,该磁场在滑块所在位置始终可以简化为匀强磁场,方向垂直于纸面,其强度与电流的关系为B=kI.
已知两导轨内侧间距为l,比例系数为k,滑块的质量为m,滑块沿导轨滑行距离S后后获得的发射速度为v(此过程视为匀加速运动).
(1)求滑块沿导轨滑行S的时间;
(2)求发射过程中电源提供的电流和匀强磁场的磁感应强度B;
(3)若电源输出的能量有4%转换为滑块的动能,则发射过程中电源的输出功率和输出电压各是多大?
正确答案
解析
解:(1)匀变速直线运动中:
得:
(2)安培力:F=BIl
由题意:B=KI
在发射过程中,由动能定理得:FS=
得:,
(3)由题意知:
P•t×4%=mv2
又:
得:
得:U=
答:(1)滑块沿导轨滑行S的时间为;
(2)发射过程中电源提供的电流为v,匀强磁场的磁感应强度B=v
;
(3)若电源输出的能量有4%转换为滑块的动能,则发射过程中电源的输出功率为,输出电压是
.
如图所示,两倾斜放置的光滑平行金属导轨间距为L,电阻不计,导轨平面与水平面夹角为θ,导轨上端接入一内电阻可忽略的电源,电源电动势为E.一粗细均匀的金属棒电阻为R,金属棒水平放在导轨上且与导轨接触良好.欲使金属棒静止在导轨上不动,则以下说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、加竖直向上的匀强磁场,安培力方向水平向左,导体棒不可能处于平衡.故A错误
B、当加竖直向上的匀强磁场时,导体棒受重力、支持力和水平向右的安培力,如图所示,根据共点力平衡有:mgtanθ=BIL,I=,所以
.故B正确.
C、当安培力方向与支持力方向垂直时,安培力最小,最小值为mgsinθ,则BIL=mgsinθ,I=,所以B的最小值为
.故C错误.
D、当安培力方向与重力相同时,磁场强度最大,故,故D错误;
故选:B
关于通电导线所受安培力F的方向、磁场B的方向、电流I的方向之间的关系,下述说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:根据左手定则,可知:磁感线穿过掌心,安培力与磁感线垂直,且安培力与电流方向垂直,所以安培力垂直于感应线与电流构成的平面.但磁感线不一定垂直于电流,故只有B正确,ACD均错误;
故选:B
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