- 安培力
- 共3605题
如图所示为电流天平,可以用来测量匀强磁场的磁感应强度,它的右臂挂着矩形线圈,匝数为n,线圈的水平边长为L,处于匀强磁场内,匀强磁场的方向与线圈平面垂直.当线圈中通过电流I时,调节砝码使两臂达到平衡,然后使电流反向,大小不变,这时需要在左盘中增加质量为m的砝码,才能使两臂再达到新的平衡.
(1)若线圈串联一个电阻连接到电压为U的稳定电源上,已知线圈电阻为r,当线圈中通过电流I时,请用题给的物理量符号表示出电阻的大小.
(2)请用重力加速度g和n、m、L、I导出B的表达式.
正确答案
解析
解:(1)根据闭合电路的欧姆定律可得I(R+r)=U
解得
(2)解:(1)根据平衡条件:
有:mg=2nBIL,
得:B=.
答:(1)电阻大小为
(2)B的表达式为
如图所示,长为L的导体棒ab,用软导线悬挂在磁感应强度为B的、方向水平的匀强磁场中,若通以从a→b的电流,悬线中有拉力.为了增大悬线拉力,下列方法可以实现的是( )
正确答案
解析
解:如图所示,当给导线通以从a→b的电流时,悬线的张力为零,则安培力等于重力.要使悬线张力不为零,根据左手定则可得,安培力大小变小,或安培力反向增大.
A、磁场方向不变,增加磁感应强度,则安培力变大,故A错误;
B、电流方向不变,增加电流强度,则安培力变大,故B错误;
C、电流方向和磁场方向同时反向,则安培力不变,故C错误;
D、磁场方向反向,增加磁感应强度,则安培力反向,且大小变大.故D正确;
故选:D.
电磁炮是一种理想的兵器,它的主要原理如图所示,1982年,澳大利亚国立大学制成了能把2.2g的弹体(包括金属杆EF的质量)加速到10km/s的电磁炮(常规炮弹的速度约为2km/s),若轨道宽2m,长为100m,通以恒定电流10A,则
(1)轨道间所加匀强磁场的磁感应强度为多大?
(2)安培力的最大功率为多大?(不计轨道摩擦)
正确答案
解析
解:(1)由题设条件,炮弹水平方向受恒定磁场力作用,由动能定理有:
FB•S=mvm2-0
又安培力大小为 FB=BIL
即得:BILS=mvm2,
则得:B==
=55T
(2)由题知,当弹体被加速到最大速度时,磁场力有最大功率,则:
Pm=BIL•vm=55×10×2×104W=1.1×107W
答:(1)所加的匀强磁场磁感应强度是55T.
(2)发射炮弹过程中,磁场力的最大功率是1.1×107W.
如图所示,蹄形磁体用悬线悬于O点,在磁体的正下方有一水平放置的长直导线,当导线通以由左向右的电流时,蹄形磁体的运动情况将是( )
正确答案
解析
解:假设磁体不动,导线运动,则有:根据右手螺旋定则可知,通电导线左边的磁场斜向下,而右边的磁场是斜向上,那么在导线两侧取两小段,根据左手定则可知,左边一小段所受的安培力方向垂直纸面向里,右侧一小段所受安培力的方向垂直纸面向外,从上往下看,知导线顺时针转动,当转动90度时,导线所受的安培力方向向上,所以导线的运动情况为,顺时针转动,同时上升.
如今导线不动,磁体运动,根据相对运动,则有磁体逆时针转动(从上向下看),即N极向纸外转动,S极向纸内转动.故C正确,ABD错误;
故选:C
在磁场中的同一位置放置一条直导线,导线的方向与磁场方向垂直.先后在导线中通入不同的电流,导线所受的力也不一样,图中几幅图象表现的是导线受的力F与通过的电流I的关系.a,b各代表一组F,I的数据.正确的是( )
正确答案
解析
解:在匀强磁场中,当电流方向与磁场垂直时所受安培力为:F=BIL,由于磁场强度B和导线长度L不变,因此F与I的关系图象为过原点的直线,故AF错误,B正确,C也正确.
故选:BC.
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