- 安培力
- 共3605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2.2g的弹体(包括金属杆EF的质量)加速到v=10km/s得电子炮(常规炮弹的速度约为2km/s),若轨道之间的距离d=2m,导轨长L=100m,通以恒定电流I=10A.不计轨道摩擦,求:
(1)弹体的加速度;
(2)轨道间所加匀强磁场的磁感应强度.
正确答案
解:(1)由运动学2ax=v2-v02可得弹体的加速度为:
a==
=5×105m/s2;
(2)安培力为F=BIL,进而由牛顿第二定律可得:
BIL=ma
解得:
B==
=55T;
答:(1)弹体的加速度为5×105m/s2;
(2)轨道间所加匀强磁场的磁感应强度为55T.
解析
解:(1)由运动学2ax=v2-v02可得弹体的加速度为:
a==
=5×105m/s2;
(2)安培力为F=BIL,进而由牛顿第二定律可得:
BIL=ma
解得:
B==
=55T;
答:(1)弹体的加速度为5×105m/s2;
(2)轨道间所加匀强磁场的磁感应强度为55T.
如图所示,两条水平放置的平行金属导轨,相距为1m,处于竖直向上的匀强磁场中,导轨上放置一根与导轨垂直的导体棒ab,导体棒的质量是2kg,当棒中通入2A的电流时,它可在导轨上匀速滑动,如电流增大到4A时,棒可获得1m/s2的加速度.求:
(1)若电流方向从a到b时,导体棒受到的安培力方向?
(2)磁场的磁感应强度的大小.
正确答案
解:(1)由左手定则可知导体受到的安培力为向右;
(2)当导电棒在导轨上匀速滑动时,摩擦力大小等于安培力小,f=F1=BI1L ①
当导电棒在导轨上加速运动时,根据牛顿第二定律得:F2-f=ma,即BI2L-f=ma ②
将①式代入②式得:BI2L-BI1L=ma,解得:B=1T.
答:(1)若电流方向从a到b时,导体棒受到的安培力方向向右
(2)磁场的磁感应强度的大小为1T.
解析
解:(1)由左手定则可知导体受到的安培力为向右;
(2)当导电棒在导轨上匀速滑动时,摩擦力大小等于安培力小,f=F1=BI1L ①
当导电棒在导轨上加速运动时,根据牛顿第二定律得:F2-f=ma,即BI2L-f=ma ②
将①式代入②式得:BI2L-BI1L=ma,解得:B=1T.
答:(1)若电流方向从a到b时,导体棒受到的安培力方向向右
(2)磁场的磁感应强度的大小为1T.
水平放置的金属导轨宽L=0.5m,接有电动势E=3V,电源内阻及导轨电阻不计.匀强磁场竖直向上穿过导轨,俯视图如图所示,磁感应强度B=1T.导体棒ab的电阻R=2Ω,质量m=100g,垂直放在导轨上并接触良好.求合上开关的瞬间:
(1)导体棒ab受到安培力的大小和方向;
(2)导体棒ab的加速度.
正确答案
解:(1)电路中总电流的大小为:I==
=1.5A,
所以导体棒ab受到安培力的大小为:F=BIL=1×1.5×0.5N=0.75N,
根据左手定则可知,方向向左.
(2)根据牛顿第二定律可得:F=ma,
所以加速度的大小为:a==
=7.5m/s2.
答:(1)导体棒ab受到安培力的大小为0.75N,方向向左;
(2)导体棒ab的加速度为7.5m/s2.
解析
解:(1)电路中总电流的大小为:I==
=1.5A,
所以导体棒ab受到安培力的大小为:F=BIL=1×1.5×0.5N=0.75N,
根据左手定则可知,方向向左.
(2)根据牛顿第二定律可得:F=ma,
所以加速度的大小为:a==
=7.5m/s2.
答:(1)导体棒ab受到安培力的大小为0.75N,方向向左;
(2)导体棒ab的加速度为7.5m/s2.
如图所示,水平放置的金属轨道abcd的宽度为0.5m,匀强磁场与框架平面成30°角且斜向右上方,磁场的磁感应强度为1.0T,框架电阻不计,金属杆MN置于框架上可以无摩擦地滑动,如图所示.MN杆的质量为0.05kg,连入电路的电阻为1.73Ω,现用力F拉着金属杆在导轨上向右运动,试求当MN杆的水平速度为多大时,它对框架的压力恰好为零?此时水平拉力F应为多大?(g=10m/s2)
正确答案
解:(1)MN的速度最大做匀速运动时,此时MN受到重力、水平恒力F和安培力,如图.
由:E=BLvsin30°,I=,
FB=BIL得安培力大小为:FB=sin30°
又由平衡条件得:FBcos30°=mg
联立解得:v=8m/s
(2)在水平方向上有:F=FBsin30°=mg=0.87N
答:(1)最大速度v为8m/s.
(2)水平恒力F为0.87N.
解析
解:(1)MN的速度最大做匀速运动时,此时MN受到重力、水平恒力F和安培力,如图.
由:E=BLvsin30°,I=,
FB=BIL得安培力大小为:FB=sin30°
又由平衡条件得:FBcos30°=mg
联立解得:v=8m/s
(2)在水平方向上有:F=FBsin30°=mg=0.87N
答:(1)最大速度v为8m/s.
(2)水平恒力F为0.87N.
如下图所示,两磁极间有一个线框,画出线框两条边受力情况,并说明线框按______时针方向旋转.
正确答案
解:根据左手定则可知,左侧受到的安培力竖直向上,右侧受到的安培力竖直行下,故线圈瞬时针转动
故答案为:顺
解析
解:根据左手定则可知,左侧受到的安培力竖直向上,右侧受到的安培力竖直行下,故线圈瞬时针转动
故答案为:顺
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