- 安培力
- 共3605题
如图所示,两平行金属导轨相距L=0.20m,与水平面夹角为θ=37°.在两金属导轨下端,用导线连接电源和定值电阻.电源电动势E=6.0V,内阻r=1.0Ω,定值电阻R=2.0Ω,其它电阻不计.金属棒MN的质量为m=0.10kg,刚好横放在两金属导轨上,且与导轨间的动摩擦因数为μ=0.50.整个装置处在垂直于轨道平面向上的匀强磁场中,设金属棒所受的最大静摩擦力等于滑动摩擦力.为使金属棒MN处于静止状态,磁感应强度B应该为多大?(g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8,计算结果均取两位有效数字)
正确答案
解析
解:由闭合电路欧姆定律得电路中的电流为:
,
由左手定则可判定金属棒受到的安培力沿斜面向上.当磁感应强度最小时,金属棒受到的静摩擦力方向沿导轨向上且达到最大.由平衡条件得:
BminIL-mgsinθ+μmgcosθ=0,
磁感应强度最小值为:
=
,
当磁感应强度最大时,金属棒受到的静摩擦力方向沿导轨向下且达到最大.由平衡条件得:
BmaxIL-mgsinθ-μmgcosθ=0,
磁感应强度最大值为:
=
,
为使金属棒MN处于静止状态,磁感应强度的大小应该为0.50T≤B≤2.5T
答:为使金属棒MN处于静止状态,磁感应强度0.50T≤B≤2.5T.
如图所示,通电金属杆ab质量m=12g,电阻R=1.5Ω,水平地放置在倾角θ=30°的光滑金属导轨上.导轨宽度
,导轨电阻、导轨与金属杆的接触电阻忽略不计,电源内阻r=0.5Ω.匀强磁场的方向竖直向上,磁感应强度B=0.2T.g=10m/s2若金属棒ab恰能保持静止,求:
(1)金属杆ab受到的安培力大小;
(2)电源的电动势大小E.
正确答案
解析
解:(1)对导线受力分析如图,由平衡条件可知:
F=mgtan30°,
解得:F==
,
(2)导线受到的安培力为:F=BId,
又:E=I(R+r),
联立解得电动势:E==4.0V.
答:(1)金属杆ab受到的安培力大小为;
(2)电源的电动势大小E=4.0V.
(2015秋•昆明校级期末)如图所示,两根光滑金属导轨平行放置,导轨所在平面与水平面间的夹角为θ.整个装置处于匀强磁场中.金属杆ab垂直导轨放置,当杆中通有从a到b的恒定电流I时,金属杆ab刚好静止.则( )
正确答案
解析
解:金属导轨光滑,所以没有摩擦力,则金属棒只受重力支持力和安培力,
根据平衡条件支持力和安培力的合力应与重力等大反向,根据矢量三角形合成法则作出三种情况的合成图如图:
由图可以看出当安培力F与支持力垂直时有最小值:Fmin=mgsinθ
即BIL=mgsinθ
则Bmin=,故ABC错误,D正确
故选:D
如图所示,一金属直杆MN两端接有导线,悬挂于线圈上方,MN与线圈轴线均处于同一竖直平面内,为使MN垂直纸面向里运动,可以( )
正确答案
解析
解:A、将a、c端接在电源正极,b、d端接在电源负极,根据安培定则可知,线圈产生的磁场方向向下,再根据左手定则可知MN受到的安培力向里,则MN垂直纸面向里运动,不符合题意.故A错误.
B、将b、d端接在电源正极,a、c端接在电源负极,根据安培定则可知,线圈产生的磁场方向向上,再根据左手定则可知MN受到的安培力向里,则M N垂直纸面里外运动,不符合题意.故B错误.
C、将a、d端接在电源正极,b、c端接在电源负极,根据安培定则可知,线圈产生的磁场方向向上,再根据左手定则可知MN受到的安培力外里,则M N垂直纸面外里运动,符合题意.故C正确.
D、C正确故D错误.
故选:C.
如图所示,有一金属棒ab,质量m为5g,电阻R为1Ω,可以无摩擦地在两条轨道上游动,轨道间距d=10cm,电阻不计,轨道平面与水平面间的夹角θ为30°,整个装置处于磁感应强度B为0.4T,方向竖直向上的匀强磁场中回路中电源电压U为2V,求变阻器的电阻R1为多大时,金属棒恰好静止.
正确答案
解析
解:ab棒受力如图所示,由平衡条件得:
mgsinθ=BIdcosθ
由闭合电路欧姆定律得:I=
解两式得:R1=0.7Ω.
答:变阻器R1为0.7Ω时,可使金属棒在轨道上保持静止
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