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题型:简答题
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简答题

如图所示,两平行光滑导轨相距为20cm,与内阻r为0.5Ω的电源相连,导轨平面与水平面成45°角.整个装置处在方向竖直向下,磁感应强度B为1T的匀强磁场中,当滑动变阻器调至阻值为零时,在导轨上放置一质量为0.2kg的金属棒MN,恰好处于静止状态,经测量,导轨间的金属棒电阻值R为0.5Ω.导轨、导线电阻不计,g取10m/s2

(1)求金属棒所受安培力的大小,并指明金属棒上电流的方向;

(2)计算电源电动势E.

正确答案

解:(1)如图,金属棒受mg、N和F作用处于静止,依平衡条件,可知F方向必水平向右,再依左手定则可知金属棒电流流向是M流向N;

对金属棒依平衡条件得:Nsin45°=F

Ncos45°=mg

由上两式,解得:F=mg=0.2×10N=2N

(2)根据安培力大小公式F=BIL

及闭合电路欧姆定律,E=I(r+R)

由上两式,解得:I==A=10A

则E=10V

答:(1)金属棒电流流向是M流向N,金属棒所受安培力的大小2N;(2电源电动势E)10V.

解析

解:(1)如图,金属棒受mg、N和F作用处于静止,依平衡条件,可知F方向必水平向右,再依左手定则可知金属棒电流流向是M流向N;

对金属棒依平衡条件得:Nsin45°=F

Ncos45°=mg

由上两式,解得:F=mg=0.2×10N=2N

(2)根据安培力大小公式F=BIL

及闭合电路欧姆定律,E=I(r+R)

由上两式,解得:I==A=10A

则E=10V

答:(1)金属棒电流流向是M流向N,金属棒所受安培力的大小2N;(2电源电动势E)10V.

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简答题

在倾角为30°的光滑斜面上垂直纸面放置一根长为L、质量为m的直导体棒,一匀强磁场垂直于斜面向下,如图所示,当导体棒内通有垂直纸面向里的电流I时,导体棒恰好静止在斜面上,则磁感应强度的大小是多少?

正确答案

解析:通电导体棒受三个力:重力、弹力和安培力.其中安培力沿斜面向上,与导体棒重力沿斜面向下的分力平衡,

   故有:BIL=mgsin30°,

   所以B=

答:磁感应强度的大小是

解析

解析:通电导体棒受三个力:重力、弹力和安培力.其中安培力沿斜面向上,与导体棒重力沿斜面向下的分力平衡,

   故有:BIL=mgsin30°,

   所以B=

答:磁感应强度的大小是

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简答题

根据磁场和导线电流的关系,标明下列图中安培力的方向.

正确答案

解:如图

第二个图安培力垂直纸面向里

解析

解:如图

第二个图安培力垂直纸面向里

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简答题

与电源相连水平放置的光滑导轨末端放一质量为m的导体棒ab,长为L,高出地面H(如图7所示)整个装置放在竖直向下的匀强磁场中,已知电源电动势为E,内阻为r,电阻为R(其余电阻不计),磁感应强度为B,当K闭合后导体棒水平射程为s.求:

(1)安培力所做的功;

(2)经过开关K的电量.

正确答案

解:(1)离开导轨后做平抛运动,根据平抛运动的分运动公式,有:

s=vt

H=

联立解得:

v=S

对加速过程根据动能定理,有:

W==

(2)杆加速过程,受重力、支持力和安培力,根据动量定理,有:

FA•△t=mv-0

其中:FA=BIL

联立,有:

BIL•△t=mv

BLq=mv

故:q=

答:(1)安培力所做的功为

(2)经过开关K的电量为

解析

解:(1)离开导轨后做平抛运动,根据平抛运动的分运动公式,有:

s=vt

H=

联立解得:

v=S

对加速过程根据动能定理,有:

W==

(2)杆加速过程,受重力、支持力和安培力,根据动量定理,有:

FA•△t=mv-0

其中:FA=BIL

联立,有:

BIL•△t=mv

BLq=mv

故:q=

答:(1)安培力所做的功为

(2)经过开关K的电量为

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简答题

电磁炮是利用磁场对电流的作用力把电能转变成机械能,使炮弹发射出去.如图所示,把两根长为s(s足够大),互相平行的铜制轨道放在磁场中,轨道之间放有质量为m的炮弹,炮弹架在长为L、质量为M的金属架上,已知金属架与炮弹在运动过程中所受的总阻力与速度平方成正比,当有恒定的大电流I1通过轨道和炮弹架时,炮弹与金属架在磁场力的作用下,获得速度v1时刻加速度为a,当有恒定的大电流I2通过轨道和金属架时,炮弹最大速度为v2,则垂直于轨道平面的磁感应强度为多少?

正确答案

解:设运动中受总阻力,炮弹与金属架在磁场力和阻力合力作用下加速,根据牛顿第二定律,获得v1速度时,有:

…①

当炮弹速度最大时,有:…②

解得垂直轨道的磁感强度为:

答:垂直于轨道平面的磁感强度为

解析

解:设运动中受总阻力,炮弹与金属架在磁场力和阻力合力作用下加速,根据牛顿第二定律,获得v1速度时,有:

…①

当炮弹速度最大时,有:…②

解得垂直轨道的磁感强度为:

答:垂直于轨道平面的磁感强度为

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