安培力_章节学习

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题型：简答题

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简答题

质量为m、长度为L的导线棒MN静止于水平导轨上，通过MN的电流为I，匀强磁场的磁感应强度为B，方向与导轨平面成θ角斜向下，如图所示，求棒MN受到的支持力和摩擦力．

正确答案

解：水平方向：Fμ=Fsinθ

竖直方向：FN=Fcosθ+mg

且F=BIL

从而得：Fμ=BILsinθ，FN=BILcosθ+mg

答：棒MN受到的支持力和摩擦力分别为BILcosθ+mg、BILsinθ．

解析

解：水平方向：Fμ=Fsinθ

竖直方向：FN=Fcosθ+mg

且F=BIL

从而得：Fμ=BILsinθ，FN=BILcosθ+mg

答：棒MN受到的支持力和摩擦力分别为BILcosθ+mg、BILsinθ．

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题型：简答题

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简答题

用两个一样的弹簧秤吊着一根铜棒，铜棒所在虚线范围内有垂直于纸面的匀强磁场，棒中通以自左向右的电流（如图所示），当棒静止时，两弹簧秤的读数均为F1；若将棒中的电流方向反向（大小保持不变），当棒静止时，两弹簧秤的示数均为F2，且F2＞Fl，根据这两个数据，试求：

（1）磁场的方向；

（2）安培力的大小和铜棒的重力．

正确答案

解：（1）因为电流反向时，弹簧秤的读数F2＞F1，所以可以知道电流自左向右时，导体棒受到的磁场力方向向上，根据左手定则可以确定磁场的方向为垂直纸面向里；

（2）令铜棒的重力为G，安培力的大小为F，则由平衡条件得：

2F1=G-F…①

当电流反向时，磁场力变为竖直向下，此时同样根据导体棒平衡有：

2F2=G+F…②

由①和②可得：

棒的重力为：G=F1+F2

安培力F的大小为：F=F2-F1

答：（1）磁场的方向垂直纸面向里；

（2）安培力的大小为F2-F1，铜棒的重力为F2+F1

解析

解：（1）因为电流反向时，弹簧秤的读数F2＞F1，所以可以知道电流自左向右时，导体棒受到的磁场力方向向上，根据左手定则可以确定磁场的方向为垂直纸面向里；

（2）令铜棒的重力为G，安培力的大小为F，则由平衡条件得：

2F1=G-F…①

当电流反向时，磁场力变为竖直向下，此时同样根据导体棒平衡有：

2F2=G+F…②

由①和②可得：

棒的重力为：G=F1+F2

安培力F的大小为：F=F2-F1

答：（1）磁场的方向垂直纸面向里；

（2）安培力的大小为F2-F1，铜棒的重力为F2+F1

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题型：简答题

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简答题

如图所示，光滑的平行金属导轨与水平面夹角为45°，两导轨相距0.2m，导轨上有质量m为0.4kg的金属棒MN．当MN棒中通以2A的电流时，金属棒处于静止状态，整个装置处在竖直向上的匀强磁场中（g取10m/s2），求：

（1）棒MN中的电流方向；

（2）棒MN所受磁场力的大小和方向；

（3）磁感应强度B的大小．

正确答案

解：（1）因为物体受重力、支持力、安培力处于平衡，知安培力的方向水平向右，根据左手定则知电流方向由N→M．

（2）物体受力如图所示，根据共点力平衡得，FA=mgtan45°=4N，方向水平向右．

（3）根据F=BIL得，B=．

答：（1）棒MN中的电流方向N→M

（2）棒MN所受磁场力的大小为4N，方向水平向右．

（3）磁感应强度B的大小为10T．

解析

解：（1）因为物体受重力、支持力、安培力处于平衡，知安培力的方向水平向右，根据左手定则知电流方向由N→M．

（2）物体受力如图所示，根据共点力平衡得，FA=mgtan45°=4N，方向水平向右．

（3）根据F=BIL得，B=．

答：（1）棒MN中的电流方向N→M

（2）棒MN所受磁场力的大小为4N，方向水平向右．

（3）磁感应强度B的大小为10T．

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题型：简答题

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简答题

如图所示，水平U形金属导轨（不计金属导轨电阻）的左端接有一个电源，电动势E=1.5V，内阻r=0.4Ω，金属杆ab的电阻R=0.1Ω，质量为m=500g，金属杆ab与导轨组成闭合电路，两条导轨间距L=40cm，导轨区域处于垂直于导轨平面向上的匀强磁场中，磁感应强度B=0.2T．金属杆ab恰好能够处于静止状态．（g=10m/s2）求：

（1）通过金属ab杆的电流I

（2）金属杆ab与导轨之间的动摩擦因数μ

正确答案

解：（1）根据闭合电路的欧姆定律可得I=

（2）根据共点力平衡可得μmg=BIL

答：（1）通过金属ab杆的电流I为3A

（2）金属杆ab与导轨之间的动摩擦因数μ为0.048

解析

解：（1）根据闭合电路的欧姆定律可得I=

（2）根据共点力平衡可得μmg=BIL

答：（1）通过金属ab杆的电流I为3A

（2）金属杆ab与导轨之间的动摩擦因数μ为0.048

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题型：简答题

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简答题

赤道上的地磁场可以看成匀强磁场，长为10m的通电直导线垂直于地磁场方向放置于道上，当导线中电流为30A时，导线受到的安培力大小为3×10-2N．求：

（1）赤道上地磁场的磁感应强度大小；

（2）若导线中的电流减小为10A时，导线受到的安培力大小．

正确答案

解：（1）由安培力大小公式 F=BIL得，

B=．

（2）当导线中的电流减小为20A时，因磁感应强度不变．

F=BI′L=1×10-4×10×10N=1×10-2N；

答：（1）赤道上地磁场的磁感应强度大小1×10-4T

（2）若导线中的电流减小为20A时，导线受到的安培力大小1×10-2N．

解析

解：（1）由安培力大小公式 F=BIL得，

B=．

（2）当导线中的电流减小为20A时，因磁感应强度不变．

F=BI′L=1×10-4×10×10N=1×10-2N；

答：（1）赤道上地磁场的磁感应强度大小1×10-4T

（2）若导线中的电流减小为20A时，导线受到的安培力大小1×10-2N．

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