- 安培力
- 共3605题
如图所示,两平行金属导轨间的距离L=0.40m,金属导轨所在的平面与水平面夹角θ=37°,在导轨所在平面内,分布着磁感应强度B=0.50T、方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场.金属导轨的一端接有电动势E=4.5V、内阻r=0.50Ω的直流电源.现把一个质量m=0.040kg的导体棒ab放在金属导轨上,导体棒恰好静止.导体棒与金属导轨垂直且接触良好,导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R0=2.5Ω,金属导轨电阻不计,g取10m/s2,已知sin 37°=0.60,cos 37°=0.80,求:
(1)通过导体棒的电流;
(2)导体棒受到的摩擦力.
正确答案
解析
解:(1)导体棒、金属导轨和直流电源构成闭合电路,根据闭合电路欧姆定律有:
I==1.5A
(2)导体棒受到的安培力:
F安=BIL=0.30N
导体棒所受重力沿斜面向下的分力F1=mg sin37°=0.24N
由于F1小于安培力,故导体棒受沿斜面向下的摩擦力f
根据共点力平衡条件
mg sin37°+f=F安
解得:f=0.06N
答:(1)通过导体棒的电流为1.5A;
(2)导体棒受到的摩擦力为0.06N.
如图所示,长为2l的直导线折成边长相等,夹角为60°的V形,并置于与其所在平面相垂直的匀强磁场中,磁感应强度为B.当在该导线中通以电流强度为I的电流时,该V形通电导线受到的安培力大小和方向(平行于纸面)为( )
正确答案
解析
解:导线在磁场内有效长度为2lsin30°=l,故该V形通电导线受到安培力大小为F=BI2lsin30°=BIL,由左手定则可得方向向上,则选项B正确.
故选:B.
(2016•大庆模拟)如图所示的天平可用来测定磁感应强度,天平的右臂下面挂有一个矩形线圈,宽为L,共N匝,线圈下部悬在匀强磁场中,磁场方向垂直纸面,当线圈中通有电流I时,方向如图,在天平左右两盘各加质量分别为m1、m2的砝码,天平平衡,当电流反向时(大小不变),右盘再加上质量为m的砝码后,天平重新平衡,试:
(1)判定磁场的方向并推导磁感应强度的表达式
(2)当L=0.1m; N=10; I=0.1A;m=9×10-3kg时磁感应强度是多少?
正确答案
解析
解:(1)由题意可知,当电流方向改变后,导致线圈所受安培力的方向变化,则右边相当于少了2倍的安培力大小,
因右盘再加上质量为m的砝码后,天平重新平衡,
则有mg=2NBIL,
所以B=.
(2)将L=0.1m; N=10; I=0.1A;m=9×10-3kg,
代入上式,可解得:B=T=0.45T.
答:(1)磁场的方向并推导磁感应强度的表达式B=.(2)当L=0.1m; N=10; I=0.1A;m=9×10-3kg时磁感应强度是0.45T.
如图所示,两平行光滑导轨相距20cm,金属棒MN质量为20g,其电阻值R0=1.0Ω,匀强磁场竖直向上,磁感应强度1.0T,电源电动势12V,内阻r=1Ω,倾角θ为53°.接通电源后,ab棒在导轨上刚好静止,求电路中串联的电阻R的值是多少?(g取10m/s2)
正确答案
解析
解:将立体图画成平面图如图所示,对ab进行受力分析,由平衡条件得:
mgsinθ=Fcosθ=BILcosθ
所以:
根据全电路欧姆定律:E=I(R0+R+r)
代入数据得:R=7Ω
答:变阻器的电阻为7Ω.
已知某地的地磁场的水平分量为B=3×10 -5T,该地一高层建筑安装了高l00m的金属杆作为避雷针,如图所示.在某次雷雨天气中,某一时刻的放电电流为2×105 A,此时金属杆所受磁场力( )
正确答案
解析
解:根据安培力公式F=BIL=3×10 -5×2×105×l00=600N.故B正确.地磁场水平分量向北,放电电流向下,根据左手定则判断金属杆所受磁场力方向由西向东.
故选BD.
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