- 安培力
- 共3605题
如图所示,两根平行光滑金属导轨P、Q水平放置,电阻不计,相距0.2m,上边沿与导轨垂直方向放一个质量为m=6×10-2Kg的均匀金属棒ab,通过电阻R2和电源相连.金属棒ab两端连在导轨间的电阻为R1=0.75Ω,电阻R2=2Ω,电源电动势E=6V,电源内阻r=0.25Ω,其他电阻不计.如果在装置所在的区域加一个匀强磁场,使ab对导轨的压力恰好是零,并使ab处于静止.求所加磁场磁感应强度的最小值和方向(取g=10m/s2).
正确答案
解:因ab静止,故安培力的方向竖直向上,因电流从a到b,由左手定则可知B方向水平向右.由闭合电路欧姆定律有:
I==
=2A
导体棒受的安培力为:F=BIL
物体受力平衡:F=mg=6×10-2×10=0.6N
代入数值得:B==
=1.5T
答:所加磁场磁感应强度的最小值1.5T,方向水平向右.
解析
解:因ab静止,故安培力的方向竖直向上,因电流从a到b,由左手定则可知B方向水平向右.由闭合电路欧姆定律有:
I==
=2A
导体棒受的安培力为:F=BIL
物体受力平衡:F=mg=6×10-2×10=0.6N
代入数值得:B==
=1.5T
答:所加磁场磁感应强度的最小值1.5T,方向水平向右.
两条相距为1m的水平金属导轨上放置一根导电棒ab,处于竖直方向的匀强磁场中,如图所示,导电棒的质量是1.2kg,当棒中通入2A的电流时(电流方向是从a到b),它可在导轨上向右匀速滑动,如电流增大到4A时,棒可获得0.5m/s2的加速度.求:
(1)磁场的方向?
(2)磁场的磁感强度的大小?
(3)金属导轨对导电棒的摩擦力?
正确答案
解:①由左手定则,可知磁场方向向上.
②设滑动摩擦力为f,磁感应强度为B,可得:
BI1L-f=0
BI2L-f=ma
代入数据联立解得:
B=0.3T
f=0.6N
答::(1)磁场的方向向上
(2)磁场的磁感强度的大小为0.3T
(3)金属导轨对导电棒的摩擦力为0.6N
解析
解:①由左手定则,可知磁场方向向上.
②设滑动摩擦力为f,磁感应强度为B,可得:
BI1L-f=0
BI2L-f=ma
代入数据联立解得:
B=0.3T
f=0.6N
答::(1)磁场的方向向上
(2)磁场的磁感强度的大小为0.3T
(3)金属导轨对导电棒的摩擦力为0.6N
如图所示,铜棒ab长L1=0.1m,质量为6×10-2kg,两端与长为L2=1m的轻铜线相连,静止于竖直平面上.整个装置处在竖直向下的匀强磁场中,磁感应强度B=0.5T.现接通电源,使铜棒中保持有恒定电流通过,铜棒垂直纸面向外发生摆动.已知最大偏角为37°,则在此过程中铜棒的重力势能增加了多少?通过电流的大小为多少?方向如何?(不计空气阻力,sin37°=0.6,cos37°=0.8,g取10m/s2)
正确答案
解:(1)铜棒上升的高度h=l(1-cos37°),则重力势能的增加量为:
△Ep=mgl(1-cos37°)=0.06×10×1×0.2J=0.12J
(2)对铜棒运用动能定理得:
FAlsin37°-mgl(1-cos37°)=0
代入数据解得:FA=0.2N
根据FA=BIL得:
I==
=4A;
根据左手定则可知,安培力的方向垂直棒向外,则电流方向由b到a;
答:(1)在此过程中铜棒的重力势能增加了0.12J;
(2)通电电流的大小为4A,其方向由b到a.
解析
解:(1)铜棒上升的高度h=l(1-cos37°),则重力势能的增加量为:
△Ep=mgl(1-cos37°)=0.06×10×1×0.2J=0.12J
(2)对铜棒运用动能定理得:
FAlsin37°-mgl(1-cos37°)=0
代入数据解得:FA=0.2N
根据FA=BIL得:
I==
=4A;
根据左手定则可知,安培力的方向垂直棒向外,则电流方向由b到a;
答:(1)在此过程中铜棒的重力势能增加了0.12J;
(2)通电电流的大小为4A,其方向由b到a.
如图所示,质量为m=50g的铜棒长L=10cm,用长度均为l,质量可不计的两根软导线水平地悬吊在竖直向上的匀强磁场B中,已知B=0.50T,通电后棒向纸外偏转,当棒处于静止状态时,悬线与竖直方向的夹角为θ=37°.取g=10m/s2,已知sin37°=0.6,cos37°=0.8.求铜棒中电流的方向及电流的大小.
正确答案
解:棒子受力分析如图所示(侧视图).
根据共点力平衡知,安培力的方向垂直纸面向外,根据左手定则知,电流的方向由M到N.
根据平衡得:FA=mgtanθ=BIL
解得:I=.
答:铜棒中的电流方向由M到N,大小为7.5A.
解析
解:棒子受力分析如图所示(侧视图).
根据共点力平衡知,安培力的方向垂直纸面向外,根据左手定则知,电流的方向由M到N.
根据平衡得:FA=mgtanθ=BIL
解得:I=.
答:铜棒中的电流方向由M到N,大小为7.5A.
赤道上的地磁场可以看成沿南北方向的匀强磁场,磁感应强度的大小是0.5×10-4T.如果赤道上有一根沿东西方向的导线,长为200m,载有从东到西的电流30A.地磁场对这根导线的作用力有多大?方向如何?
正确答案
解:匀强磁场方向为由南向北,而电流方向为从东向西.则由左手定则可得安培力的方向为竖直向下.
安培力的大小为F=BIL
代入数据解得:F=0.3N
答:导线受到的安培力大小为0.3N;方向为竖直向下.
解析
解:匀强磁场方向为由南向北,而电流方向为从东向西.则由左手定则可得安培力的方向为竖直向下.
安培力的大小为F=BIL
代入数据解得:F=0.3N
答:导线受到的安培力大小为0.3N;方向为竖直向下.
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