- 安培力
- 共3605题
(2015秋•贵阳期末)如图所示,水平金属导轨处在磁感应强度B=5T的匀强磁场中,磁场方向垂直导轨平面竖直向下,导轨间接有直流电源,电动势E=3V,内阻r=1Ω,平行导轨间距L=80cm,质量为m=0.5kg的金属棒ab垂直放置于平行导轨上,恰能静止,金属棒ab接入导轨间的电阻R=5Ω,金属棒与导轨间的滑动摩擦因数为μ,取g=10m/s2求:
(1)通过金属棒ab的电流强度;
(2)金属棒ab受到的摩擦力大小及方向.
正确答案
解析
解:(1)由闭合电路欧姆定律得电路中的电流为:I==
A=0.5A
(2)由左手定则可知,安培力的方向:水平向左;安培力的大小为:FA=BIL
对导体棒,由平衡条件得:FA=Ff;
代入数据解得:Ff=2N;
其阻力方向水平向右.
答:(1)通过金属棒ab的电流强度是0.5A;
(2)金属棒ab受到的摩擦力大小是2A,方向水平向右.
由导线组成的直角三角形框架放在匀强磁场中,如图所示.若导线框中通以图中方向的电流,则导线框将( )
正确答案
解析
解:单向电流的等效长度等于两点间的直线距离,任取两点,有两个相反的等效电流,故闭合电流受安培力的合力为零,不会转动;
故选:B.
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质量m=2.2×103kg的弹体(也包括金属杆EF的质量)加速到末速度V=10km/s的电磁炮,若导轨宽D=2m,长L=100m,不计摩擦,通过的电流I=10A.求:
(1)标出炮弹所受安培力的方向;
(2)所加的匀强磁场磁感应强度B为多少?
正确答案
解析
解:(1)根据左手定则知安培力水平向右
(2)由题设条件,炮弹水平方向受恒定磁场力作用,由动能定理有:
F=BIL
解得:B=5.5×107T
答:(1)炮弹所受安培力的方向水平向右;
(2)所加的匀强磁场磁感应强度B为5.5×107T
一根长为0.20m的直导线,垂直于某匀强磁场方向放置,当导线中通有1A的电流时,导线受到的安培力大小为0.08N,求:
(1)磁场的磁感应强度为多大?
(2)当导线中的电流增大为2A时,导线受到的安培力为多大?试在图中标出安培力的方向.此时磁场的磁感应强度为多大?
正确答案
解析
解:(1)磁场的磁感应强度为:B==
=0.4T
(2)导线受到的安培力为:F=BIL=0.4×2×0.2N=0.16N
由左手定则知方向竖直向上,此时磁感应强度为0.4T.
答:(1)磁感应强度为0.4T;
(2)F=0.16N;方向竖直向上;B=0.4T
如图(a)所示,在间距L=0.5m、倾角θ=37°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.为使导体棒ab在斜面上静止,可在平行纸面的方向加一匀强磁场.
(1)若磁感应强度方向水平向左,如图(b)所示,请在图中标出导体棒ab中电流的方向,并作出它的受力示意图;
(2)若磁感应强度方向竖直向上,如图(c)所示,求出此状态时的磁感应强度B2的大小.
(3)如果导体棒中的电流改为图(d)所示,磁场的方向可在纸面内改变,现欲使导体棒仍能静止在导轨上,所加的匀强磁场的方向范围是什么?请画在图(d)中.
正确答案
解析
解:(1)ab的受力示意如图,由左手定则判断电流的方向如图(b)所示
(2)导体棒受重力、支持力和安培力,三力平衡,运用合成法,
结合几何知识得:金属棒所受的磁场力:
F=mgtanθ=0.02×10×=0.15N
则磁感应强度的大小:
B2==
=0.15T
(3)若既要使导体棒静止在斜面上,安培力应该在支持力反向延长线与重力反向延长线的夹角之间,如图圆弧范围:
由左手定则判断则磁场的方向范围为:
答:(1)电流方向如图所示,受力示意图如图所示.
(2)受力示意图如图所示,磁感应强度B2的大小为0.15T.
(3)如图(d).
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