- 安培力
- 共3605题
如图所示,磁极间存在水平磁场,磁感应强度B为0.4T.水平放置的导线AC与磁场方向垂直,导线每米长度的重力为1N.导线恰好悬在空中平衡,则导线中的电流方向是______;电流大小为______ A.
正确答案
C到A
2.5
解析
解:导线受重力与安培力平衡有:mg=BIL
则,由左手定则得,电流的方向由C到A.
故答案为:C到A,2.5.
电磁轨道炮工作原理如图所示.待发射弹体可在两平行轨道之间自由移动,并与轨道保持良好接触.电流I从一条轨道流入,通过导电弹体后从另一条轨道流回.轨道电流可形成在弹体处垂直于轨道面的磁场(可视为匀强磁场),磁感应强度的大小与I成正比.通电的弹体在轨道上受到安培力的作用而高速射出.现欲使弹体的出射速度增加至原来的2倍,理论上可采用的办法是( )
正确答案
解析
解:通电的弹体在轨道上受到安培力的作用,
利用动能定理有BIl•L=mv2,
磁感应强度的大小与I成正比,所以B=kI
解得.
A、只将轨道长度L变为原来的2倍,弹体的出射速度增加至原来的倍,故A错误
B、只将电流I增加至原来的2倍,弹体的出射速度增加至原来的2倍,故B正确
C、只将弹体质量减至原来的一半,弹体的出射速度增加至原来的倍,故C错误
D、将弹体质量减至原来的一半,轨道长度L变为原来的2倍,其它量不变,弹体的出射速度增加至原来的2倍,故D正确.
故选:BD.
如图所示,两根足够长的光滑平行导轨与水平面成θ=60°角,导轨间距为L,将直流电源、电阻箱和开关串联接在两根导轨之间,整个装置处在磁感应强度为B的匀强磁场中,质量为m的导体棒MN垂直导轨水平放置在导轨上,导体棒与两根导轨都接触良好,重力加速度为g,若磁场方向垂直导轨平面向上,当电阻箱接入电路的电阻为R1时,闭合开关后,电路中电流为I1,导体棒MN恰能静止在导轨上;若磁场方向竖直向上,当电阻箱接入电路的电阻为R2时,闭合开关后,电路中电流为I2,导体棒MN也恰能静止在导轨上,导轨的电阻可忽略不计,求:
(1)电流I2的大小和方向;
(2)电流I2的大小;
(3)电源的电动势和内阻.
正确答案
解析
解:(1)磁场方向垂直于轨道面时,由左手定则可知,安培力的方向沿斜面向上,MN受力如上面答图所示.
电流方向由M指向N,根据物体平衡条件可得:
F1-mgsinθ=0
又安培力:F1=BI1L
解得电流强度为:I1=
(2)磁场方向竖直向上时,由左手定则可知,安培力的方向水平向右,MN受力如下面答图所示.
根据物体平衡条件可得:F2cosθ-mgsinθ=0
又安培力:F2=BI2L
解得:
(3)设除电阻箱外,电路中其他电阻为r.根据闭合电路欧姆定律,当电阻箱接入电路的电阻为R1时,有:
I1=
当电阻箱接入电路的电阻为R2时,有:I2=
联立以上方程解得:E=,r=3R1-2R2
答:(1)MN中电流I1的大小方向由M指向N;
(2)MN中的电流I2的大小
(3)电源的电动势,内电阻是3R1-2R2.
两根完全相同的轻质弹簧将长度L=50cm,质量m=20g的金属杆悬挂起来,如图所示.金属杆处于水平状态,且处在垂直纸面向外的匀强磁场中,磁感应强度B=0.8T.已知每个弹簧的劲度系数均为k=0.1N/cm,g取10m/s2.为了使弹簧处于原长,金属杆中应通以什么方向的电流?电流强度是多大?
正确答案
解析
解:要使弹簧恢复原长,安培力方向应向上,由左手定则可判定电流方向为由左向右;当安培力等于重力时弹簧恢复原长,有:
BIL=mg,
解得:I=A=0.5A.
答:要使弹簧恢复原长,应通入由左向右的电流;电流强度为0.5A
如图甲所示,质量为m=50g,长l=10cm的铜棒,用长度也为l的两根轻软导线水平悬吊在竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度B=
T,未通电时,轻线在竖直方向,通入恒定电流后.
(1)棒向外偏转的最大角度θ=37°,求此棒中恒定电流的大小;
(2)若棒静止时,悬线与竖直方向间夹角θ=37°,求此棒中恒定电流的大小.
正确答案
解析
解:(1)金属棒向外偏转过程中,导线拉力不做功,
如图所示,安培力F做功为WF=Fs1=BIl2sin37°
重力做功为WG=-mgs2=-mgl(l-cos37°)
由动能定理得BIl2sin37°-mgl(l-cos37°)=0
解得.I==5A
(2)对铜棒受力分析,受重力、绳的拉力、安培力,侧视图如图(从右向左看):
由共点力平衡条件可得:
Tsinθ=F安=BIl
Tcosθ=mg
解得:I==7.5A
答:(1)棒向外偏转的最大角度θ=37°,此棒中恒定电流的大小为5A;
(2)若棒静止时,悬线与竖直方向间夹角θ=37°,此棒中恒定电流的大小为7.5A
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