安培力_章节学习

1

题型：简答题

|

简答题

如图所示，在磁感应强度为B，方向竖直向下的匀强磁场中，导体棒ab两个端点分别搭接在两个竖直放置的金属圆环上（金属圆环电阻不计、半径相等），圆环通过电刷分别与两导线c、d相接，c、d两导线的端点分别接在匝数比n1：n2=k的理想变压器原线圈两端，变压器副线圈接一滑动变阻器R0，导体棒ab长为l（电阻不计），绕与ab平行的水平轴（也是两圆环的中心轴）OO′以角速度ω匀速转动，使电路产生正弦式交变电流．如果变阻器的阻值为R时，通过电流表的电流为I，则求

（1）变阻器上消耗的功率P

（2）变压器原线圈两端的电压U1

（3）金属圆环的半径r．

正确答案

解：（1）理想变压器的电流与匝数成反比，所以由I2=kI，变阻器上消耗的功率为：

P=I22R=（kI）2R=k2I2R

（2）副线圈的电压为U=I2R=kIR，根据理想变压器的电压与匝数成正比可知，变压器原线圈两端的电压为：U1=k2IR

（3）产生的最大电动势为E=

即：E=BωrL

联立解得：

答：（1）变阻器上消耗的功率P为k2I2R

（2）变压器原线圈两端的电压U1为k2IR

（3）金属圆环的半径r为

解析

解：（1）理想变压器的电流与匝数成反比，所以由I2=kI，变阻器上消耗的功率为：

P=I22R=（kI）2R=k2I2R

（2）副线圈的电压为U=I2R=kIR，根据理想变压器的电压与匝数成正比可知，变压器原线圈两端的电压为：U1=k2IR

（3）产生的最大电动势为E=

即：E=BωrL

联立解得：

答：（1）变阻器上消耗的功率P为k2I2R

（2）变压器原线圈两端的电压U1为k2IR

（3）金属圆环的半径r为

1

题型：简答题

|

简答题

如图所示，位于同一个水平面上的两根平行金属导轨，放置在斜向左上，与水平面成θ角的匀强磁场中，一根质量为m的通有恒定电流I的金属条在导轨上向右运动．导轨间距离为L，金属条与导轨间动摩擦因数为μ

（1）金属条以速度v做匀速运动，求磁场的磁感应强度的大小

（2）为了使金属条尽快运动距离s，可通过改变磁场的方向来实现，求改变磁场方向后，金属条运动位移s的过程中安培力对金属条所做的功．

正确答案

解：对导体棒受力分析，有共点力平衡可得：

BILcos30°-μ（mg-BILsin30°）=0

解得：B=

（2）要使金属条尽快运动s，则必须以最大加速度运动，设金属条受到的安培力与水平方向的夹角为α，有：

BILcosα-μ（mg-BILsinα）=ma

解得：

当且仅当α=45°时，加速度最大，故安培力对金属条做功为：

W=Fs=BILssin45

答：（1）金属条以速度v做匀速运动，磁场的磁感应强度的大小为

（2）为了使金属条尽快运动距离s，可通过改变磁场的方向来实现，改变磁场方向后，金属条运动位移s的过程中安培力对金属条所做的功为

解析

解：对导体棒受力分析，有共点力平衡可得：

BILcos30°-μ（mg-BILsin30°）=0

解得：B=

（2）要使金属条尽快运动s，则必须以最大加速度运动，设金属条受到的安培力与水平方向的夹角为α，有：

BILcosα-μ（mg-BILsinα）=ma

解得：

当且仅当α=45°时，加速度最大，故安培力对金属条做功为：

W=Fs=BILssin45

答：（1）金属条以速度v做匀速运动，磁场的磁感应强度的大小为

（2）为了使金属条尽快运动距离s，可通过改变磁场的方向来实现，改变磁场方向后，金属条运动位移s的过程中安培力对金属条所做的功为

1

题型：简答题

|

简答题

画出下列各图中通电直导线A受到的安培力的方向

正确答案

解：根据左手定则，导线所受安培力方向竖直向下，如图所示．

解析

解：根据左手定则，导线所受安培力方向竖直向下，如图所示．

1

题型：简答题

|

简答题

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m=2.0g的弹体（包括金属杆EF的质量）加速到v=10km/s的电磁炮（常规炮弹的速度约为2km/s），若轨道宽L=2m，长为x=50m，通过的电流为I=10A，试问轨道间所加匀强磁场的磁感应强度和磁场的最大功率Pm有多大（轨道摩擦不计）？

正确答案

解：v=10km/s

炮弹所受的安培力：F=BIL…①

炮弹产生的加速度：a=…②

由运动学有：v2=2ax…③

由①-③式得磁感应强度为：B=…④

磁场的最大功率：P=BILv==2×107W

答：轨道间所加匀强磁场的磁感应强度100T．磁场的最大功率Pm为2×107W．

解析

解：v=10km/s

炮弹所受的安培力：F=BIL…①

炮弹产生的加速度：a=…②

由运动学有：v2=2ax…③

由①-③式得磁感应强度为：B=…④

磁场的最大功率：P=BILv==2×107W

答：轨道间所加匀强磁场的磁感应强度100T．磁场的最大功率Pm为2×107W．

1

题型：简答题

|

简答题

据报道，最近已研制出一种可以投入使用的电磁轨道炮，其原理如图所示．炮弹（可视为长方形导体）置于两固定的平行导轨之间，并与轨道壁密接．开始时炮弹在导轨的一端，通以电流后炮弹会被磁场加速，最后从位于导轨另一端的出口高速射出．设两导轨之间的距离d=0.10m，导轨长L=5.0m，炮弹质量m=0.30kg．导轨上的电流I的方向如图中箭头所示．可以认为，炮弹在轨道内运动时，它所在处磁场的磁感应强度始终为B=2.0T，方向垂直于纸面向里．若炮弹出口速度为v=2.0×103 m/s，求通过导轨的电流I．忽略摩擦力与重力的影响．

正确答案

解：在导轨通有电流I时，炮弹作为导体受到磁场施加的安培力F=IdB，

炮弹的加速度为：a=．

炮弹做匀加速运动，有：v2=2aL

解得：I=6.0×105A

答：通过导轨的电流I为6.0×105A．

解析

解：在导轨通有电流I时，炮弹作为导体受到磁场施加的安培力F=IdB，

炮弹的加速度为：a=．

炮弹做匀加速运动，有：v2=2aL

解得：I=6.0×105A

答：通过导轨的电流I为6.0×105A．

热门试卷

正确答案

解析

正确答案

解析

正确答案

解析

正确答案

解析

正确答案

解析