- 安培力
- 共3605题
如图所示,两平行金属导轨间的距离L=0.40m,金属导轨所在的平面与水平面夹角θ=37°,在导轨所在平面内,分布着磁感应强度B=0.50T、方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场.金属导轨的一端接有电动势E=4.5V、内阻r=0.50Ω的直流电源.现把一个质量m=0.040kg的导体棒ab放在金属导轨上,导体棒恰好静止.导体棒与金属导轨垂直且接触良好,导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R0=2.5Ω,金属导轨电阻不计,g取10m/s2.已知sin 37°=0.60、cos 37°=0.80,求:
(1)通过导体棒的电流;
(2)导体棒受到的安培力;
(3)导体棒受到的摩擦力.
(4)若将磁场方向改为竖直向上,要使金属杆继续保持静止,且不受摩擦力左右,求此时磁场磁感应强度B2的大小?
正确答案
解析
解:(1)根据闭合电路欧姆定律得:I1==1.5 A.
(2)导体棒受到的安培力为:F安=BIL=0.30 N.
由左手定则可知,安培力沿斜面向上
(3)对导体棒受力分析如图,将重力正交分解,沿导轨方向有:
F1=mgsin 37°=0.24 N
F1<F安,根据平衡条件可知,摩擦力沿斜面向下
mgsin 37°+f=F安
解得:f=0.06 N.
(4)当B的方向改为竖直向上时,这时安培力的方向变为水平向右,则
B2IL=mgtan α,
B2=0.5T
答:(1)通过导体棒的电流是1.5A;
(2)导体棒受到的安培力0.30 N,由左手定则可知,安培力沿斜面向上;
(3)导体棒受到的摩擦力是0.06N.
(4)若将磁场方向改为竖直向上,要使金属杆继续保持静止,且不受摩擦力左右,此时磁场磁感应强度B2的大小是0.5T.
如图所示,一个长度为20cm的金属棒ab用两个完全相同的弹簧水平地悬挂在匀强磁场中;磁场的磁感应强度大小为0.2T,方向垂直于纸面向里;弹簧上端固定,下端与金属棒绝缘,金属棒通过开关与一电动势为12V的电池相连,电路总电阻为2Ω.已知开关断开时两弹簧的伸长量均为0.5cm;闭合开关,系统重新平衡后,两弹簧的伸长量与开关断开时相比均改变了0.3cm,重力加速度大小取10m/s2,判断开关闭合后金属棒所受安培力的方向,并求出金属棒的质量.
正确答案
解析
解:闭合开关后,电流由b指向a,受到的安培力向下
断开时:2k△l1=mg
开关闭合后2k(△l1+△l2)=mg+F
受到的安培力为:F=BIL
回路中电流为I=
联立解得m=0.04kg
答:金属棒的质量为0.04kg
如图所示,两平行板光滑铜杆与水平面的倾角α均为53°,其上端与电源和滑动变阻器相连,处于竖直向下的匀强磁场中,调节变阻器R,当电流表的读数I=2.5A时,横放在铜杆上的铝棒恰能静止.铝棒的质量m=0.03kg,两杆间的距离L=40cm.(sin53°=0.8,g取10m/s2)求此磁场的磁感应强度的大小.
正确答案
解析
解:从右侧看去,画出棒的受力示意图如图,由平衡可得:F=BIL
Fcos53°=mgsin53°
联立方程得:B==
T=0.4T
答:此磁场的磁感应强度的大小为0.4T.
如图所示,在匀强磁场中,AB为粗细均匀的铁芯,C为AB的中点.输出电压恒为U的电源接A、B两端时,铁芯受到的安培力为F;若接A、C两端时,铁芯受到的安培力为( )
正确答案
解析
解:根据安培力大小公式可知,输出电压恒为U的电源接A、B两端时,铁芯受到的安培力:F=BL,
接A、C两端时,铁芯受到的安培力,则有::F′=B=F,故B正确,ACD错误;
故选:B
在甲图中画出电流I所受的安培力,在乙图中画出感生电流的方向,试在丙图中画出电流IB的磁场过A点的一条磁感线和电流IA所受的磁场力.
正确答案
解析
解:根据左手定则判断安培力的方向向上:
根据右手定则判断感应电流的方向:
根据右手定则判断出电流B在A的磁场方向,然后根据左手定则判断电流A所受的安培力:
答:如上图.
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