- 安培力
- 共3605题
如图所示,两条平行的金属导轨MP、NQ间距为L=0.4m,与水平面夹角为θ=37°,设导轨足够长且处在与导轨平面垂直的匀强磁场中,导轨上端相连的电源电动势E=3V,内阻r=0.5Ω,水平放置的导体棒ab质量m=0.04kg.电阻R=2Ω,两端始终与导轨接触良好,且能沿导轨无摩擦滑动,电路中其它电阻不计.当单刀双掷开关S与1接触时,导体棒刚好保持静止状态.
(已知sin37°=0.6,cos37°=0.8)
(1)导体棒受到的安培力大小;
(2)磁场磁感应强度的大小和方向;
(3)当开关S与2接通后,导体棒ab从静止释放,则导体棒下滑的最大速度是多少.
正确答案
解析
解:(1)导体静止根据共点力平衡得:F=mgsin37°=0.24N
(2)回路中的电流为I=
导体受到的安培力为F=BIL
B=
方向垂直于斜面向下
(3)当安培力等于重力沿斜面的分力时,速度最大
则
BI′L=mgsin37°
解得v=7.5m/s
答:(1)导体棒受到的安培力大小为0.24N;
(2)磁场磁感应强度的大小为0.5T,方向垂直于斜面向下;
(3)当开关S与2接通后,导体棒ab从静止释放,则导体棒下滑的最大速度是7.5m/s
小明在研究性学习中设计了一种可测量磁感应强度的实验,其装置如图所示.在该实验中,磁铁固定在水平放置的电子测力计上,此时电子测力计的读数为G1,磁铁两极之间的磁场可视为水平匀强磁场,其余区域磁场不计.直铜条AB的两端通过导线与一电阻连接成闭合回路,总阻值为R.若让铜条水平且垂直于磁场,以恒定的速率v在磁场中竖直向下运动,这时电子测力计的读数为G2,铜条在磁场中的长度为L.根据本次实验情况以下说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、根据左手定则可知,受到的安培力竖直向上,故A错误;
B、根据棒向下运动,切割磁感线,产生感应电流,由右手定则可得感应电流方向为B到A,再由左手定则可得,安培力方向竖直向上;因此当棒不动时,棒不受安培力作用,所以G2>G1,故B正确;
C、由于铜条匀速运动,则有安培力等于重力,即有:安培力F=G2-G1,故C正确;
D、根据法拉第电磁感应定律与闭合电路欧姆定律可求出电流大小为I=,
而由B=从而可得出,磁感应强度大小
,故D正确;
故选:BCD
在倾角为α的光滑斜面上,置一通有电流I,长l质量为m的导体棒,如图所示,试问:
(1)欲使棒静止在斜面上,外加匀强磁场的磁感应强度B的最小值和方向.
(2)欲使棒静止在斜面上且对斜面无压力,外加匀强磁场的磁感应强度B的大小和方向.
(3)分析棒有可能静止在斜面上且要求B垂直l,应加外磁场的方向范围.
正确答案
解析
解:(1)当安培力F平行于斜面向上时B最小,即:BIL=mgsinα
得:B=
据左手定则可知:B的方向垂直于斜面向上
(2)有平衡条件可知:
mg=BIL
B=
据左手定则可知:方向水平向左.
(3)为讨论方便,如图所示,欲使棒有可能平衡,安培力的方向需限定在图F1和F2之间,据图看出,F的方向应包括F2的方向,但不包括F1的方向,据左手定则:B与x轴的夹角θ满足α<θ≤π.
答:(1)欲使棒静止在斜面上,外加匀强磁场的磁感应强度B的最小值和方向垂直与斜面向上.
(2)欲使棒静止在斜面上且对斜面无压力,外加匀强磁场的磁感应强度B的大小,方向水平向左.
(3)分析棒有可能静止在斜面上且要求B垂直l,应加外磁场的方向范围足:α<θ≤π.
如图所示,一个光滑的木杆竖直固定在水平桌面上,其上套有质量相等的三个相同的磁环X、Y、Z,均处于静止状态,其中磁环X放在桌面上,磁环的上下表面的极性已标出.磁环X、Y之间的距离为d1,磁环Y、Z之间的距离为d2.已知磁环之间的磁场力与它们间距的四次方成反比(不相邻的磁环之间磁场力可以不计).则关于d1和d2之间的大小关系,下列正确的是( )
正确答案
解析
解:已知磁环之间的磁场力与它们间距的四次方,设比例系数为k,对于Z环受力平衡有:
①
对于Y环有:
②
联立①②解得,故ABD错误,C正确.
故选C.
在磁感应强度为0.4T的匀强磁场中,放置一根与磁场方向垂直的长度为5.0m的通电直导线,导线中电流为0.5A,则该导线所受安培力大小为______N.
正确答案
1
解析
解:长度为5m的通电直导线,垂直放置于匀强磁场的磁感应强度为0.4T,通入电流为0.5A,则由公式可得安培力的大小为F=BIL=0.4×0.5×5N=1N
故答案为:1
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