安培力_章节学习

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题型：简答题

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简答题

如图所示，在倾角为θ的光滑斜面上，放置一根长为L、质量为M、通有电流I的导体棒．重力加速度为g．

（1）若外加磁场方向垂直斜面向上，棒恰好静止在斜面上，求磁感强度的大小．

（2）若棒静止在斜面上且对斜面无压力，求外加磁场磁感强度的大小及方向．

正确答案

解：（1）根据共点力平衡得，F=Mgsinθ，

由，得：

（2）由，F‘=Mg，得：，

B'的水平向左

答：（1）磁感应强度的大小为．

（2）外加磁场磁感强度的大小，方向水平向左．

解析

解：（1）根据共点力平衡得，F=Mgsinθ，

由，得：

（2）由，F‘=Mg，得：，

B'的水平向左

答：（1）磁感应强度的大小为．

（2）外加磁场磁感强度的大小，方向水平向左．

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题型：简答题

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简答题

如图所示中，一根垂直纸面放置的通电直导线，电流方向向纸内，电流强度为I，其质量为m，长为L，当加上一个匀强磁场时，导体仍能够静止在倾角为θ的光滑斜面，问：最小应加一个多大的磁场？方向如何？

正确答案

解：对导体棒受力分析，受重力、支持力和安培力，三力平衡：

当安培力平行斜面向上时最小，故安培力的最小值为：

Fm=mgsinθ

故磁感应强度的最小值为：

B=

根据左手定则，磁场方向垂直斜面向下；

答：外加磁场的磁感应强度最小值为，磁场方向垂直斜面向下

解析

解：对导体棒受力分析，受重力、支持力和安培力，三力平衡：

当安培力平行斜面向上时最小，故安培力的最小值为：

Fm=mgsinθ

故磁感应强度的最小值为：

B=

根据左手定则，磁场方向垂直斜面向下；

答：外加磁场的磁感应强度最小值为，磁场方向垂直斜面向下

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题型：简答题

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简答题

长为0.2m的导线，垂直于磁场方向放置在匀强磁场中，磁感应强度为2T，当通过导线的电流为0.6A，求导线受到的安培力是多大？

正确答案

解：电流的方向与磁场方向垂直，则安培力为：

F=BIL=2×0.6×0.2N=0.24N；

答：导线受到的安培力是0.24N

解析

解：电流的方向与磁场方向垂直，则安培力为：

F=BIL=2×0.6×0.2N=0.24N；

答：导线受到的安培力是0.24N

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题型：简答题

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简答题

如图所示，一对足够长的平行光滑金属导轨固定在水平面上，两导轨间距为L，左端接一电源，其电动势为E，内电阻为r，有一质量为m、长度也为L的金属棒静置于导轨上，且与导轨垂直，金属棒的电阻为R，导轨电阻可忽略不计，整个装置处于磁感应强度为B，方向竖直向下的匀强磁场中，

（1）若闭合电键的同时对金属棒施加水平向右恒力F，求棒即将运动时的加速度和运动过程中的最大速度．

（2）若电键开始是断开的，现对静止的金属棒施加水平向右的恒力F，一段时间后再闭合电键；要使电键闭合瞬间棒的加速度大小为，则F需作用多长时间．

正确答案

解：（1）电键闭合时，安培力向右，由于导体棒产生的电动势方向与电源电动势方向相反，是反电动势，故电流会减小，安培力也会减小，故开始时刻加速度最大，有：

F=mam

解得：

am=

当电流反向且安培力与拉力平衡时，速度最大，故：

FA=F

安培力：

FA=BIL

根据闭合电路欧姆定律，有：

I=

联立解得：

v=

（2）电键闭合瞬间棒的加速度大小为a=，根据牛顿第二定律，合力为：

F合=ma=F

没有安培力，说明电流为零，反电动势与电源电动势相等，故：

BLv=E

解得：

v=

电键闭合前，根据牛顿第二定律，有：

a=

根据速度公式，有：

v=at

解得：

t=

答：（1）若闭合电键的同时对金属棒施加水平向右恒力F，棒即将运动时的加速度为，运动过程中的最大速度为．

（2）F需作用时间为．

解析

解：（1）电键闭合时，安培力向右，由于导体棒产生的电动势方向与电源电动势方向相反，是反电动势，故电流会减小，安培力也会减小，故开始时刻加速度最大，有：

F=mam

解得：

am=

当电流反向且安培力与拉力平衡时，速度最大，故：

FA=F

安培力：

FA=BIL

根据闭合电路欧姆定律，有：

I=

联立解得：

v=

（2）电键闭合瞬间棒的加速度大小为a=，根据牛顿第二定律，合力为：

F合=ma=F

没有安培力，说明电流为零，反电动势与电源电动势相等，故：

BLv=E

解得：

v=

电键闭合前，根据牛顿第二定律，有：

a=

根据速度公式，有：

v=at

解得：

t=

答：（1）若闭合电键的同时对金属棒施加水平向右恒力F，棒即将运动时的加速度为，运动过程中的最大速度为．

（2）F需作用时间为．

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题型：简答题

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简答题

（2015秋•浦东新区期末）如图所示，在间距L=0.5m、倾角θ=30°的光滑倾斜导轨上，水平地放着一质量为m=0.02kg的通电导体棒ab，电流大小为I=2.0A．在下列两种情况下导体棒ab在斜面上静止．

（1）若磁感应强度方向与导体棒垂直且水平向左，请在图中标出导体棒ab中电流的方向，并作出此状态时的磁感应强度的大小B1；

（2）若磁场方向改为垂直斜面向上，求出此状态时的磁感应强度的大小B2．

正确答案

解：（1）若磁感应强度方向与导体棒垂直且水平向左，根据左手定则可知，安培力方向不是竖直向上就是竖直向下，而导体棒还要受到重力（竖直向下），则要使导体棒能处于静止状态，则安培力只能竖直向上，且与重力相等，根据左手定则可知，电流方向由a到b，如图所示：

根据平衡条件得：

B1IL=mg

解得：

（2）若磁场方向改为垂直斜面向上，根据左手定则可知安培力沿斜面向上，根据平衡条件得：

B2IL=mgsin30°

解得：

答：（1）导体棒ab中电流的方向如图所示，此状态时的磁感应强度的大小B1为2T；

（2）若磁场方向改为垂直斜面向上，此状态时的磁感应强度的大小B2为1T．

解析

解：（1）若磁感应强度方向与导体棒垂直且水平向左，根据左手定则可知，安培力方向不是竖直向上就是竖直向下，而导体棒还要受到重力（竖直向下），则要使导体棒能处于静止状态，则安培力只能竖直向上，且与重力相等，根据左手定则可知，电流方向由a到b，如图所示：

根据平衡条件得：

B1IL=mg

解得：

（2）若磁场方向改为垂直斜面向上，根据左手定则可知安培力沿斜面向上，根据平衡条件得：

B2IL=mgsin30°

解得：

答：（1）导体棒ab中电流的方向如图所示，此状态时的磁感应强度的大小B1为2T；

（2）若磁场方向改为垂直斜面向上，此状态时的磁感应强度的大小B2为1T．

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