- 安培力
- 共3605题
在磁场中,一根质量为m,长度为L的 金属棒用细金属丝水平地悬挂在匀强磁场中,如图所示.当通过如图所示的电流I时,金属丝对棒的拉力刚好为零,则磁感应强度的方向是( )
正确答案
解析
解:根据受力分析,则有金属棒的重力和安培力大小相等,方向相反.根据左手定则可知,安培力的大小FA=BIL不变,方向由竖直向上向里,因此磁感应强度的方向可为垂直纸面向里.而磁感应强度的方向平行纸面向上或下,安培力方向则是垂直纸面向外或里;若磁感应强度的方向垂直纸面向外,则安培力的方向竖直向下,故C正确,A、B、D错误.
故选C.
如图所示,位于水平面内的金属导轨框架与金属棒L组成一个闭合电路.匀强磁场分布在导轨平面内,磁场方向与导轨平面垂直向上,磁感应强度的大小为0.5T.导轨之间的距离为0.2m,电路中的电流为3A.
(1)判断导体棒受到的安培力的方向;
(2)求导体棒受到的安培力的大小.
正确答案
解析
解:(1)由左手定则知,方向水平向左
(2)由安培力的计算公式:F=BIL
可得导体棒受到的安培力的大小F=0.5×3×0.2N=0.3N
答:(1)判断导体棒受到的安培力的方向水平向左;(2)求导体棒受到的安培力的大小为0.3N.
如图是导轨式电磁炮实验装置示意图.两根平行长直金属导轨沿水平方向固定,其间安放金属滑块(即实验用弹丸).滑块可沿导轨无摩擦滑行,且始终与导轨保持良好接触.电源提供的强大电流从一根导轨流入,经过滑块,再从另一导轨流回电源.滑块被导轨中的电流形成的磁场推动而发射.在发射过程中,该磁场在滑块所在位置始终可以简化为匀强磁场,方向垂直于纸面,其强度与电流的关系为B=kI,比例常数k=2.5×10-6T/A.
已知两导轨内侧间距l=1.5cm,滑块的质量m=30g,滑块沿导轨滑行5m后获得的发射速度v=3.0km/s(此过程视为匀加速运动).
(1)求发射过程中电源提供的电流强度;
(2)若电源输出的能量有4%转换为滑块的动能,则发射过程中电源的输出功率和输出电压各是多大?
正确答案
解析
解:(1)由匀加速直线运动的速度位移公式得,a=;
由安培力大小公式和牛顿第二定律得,有F=BIl=kI2l=ma
因此I==8.5×105A.
(2)滑块获得的动能是电源输出能量的4%,即P△t×4%=
发射过程中电源供电时间.
所需的电源输出功率P=.
由功率P=IU,解得输出电压U=.
答:(1)发射过程中电源提供的电流强度为8.5×105A;
(2)发射过程中电源的输出功率为1.0×109W,输出电压为1.2×103V.
如图为一电流表的原理示意图.质量为m的均质细金属棒MN的中点处通过一绝缘挂钩与一竖直悬挂的弹簧相连,弹簧劲度系数为k.在矩形区域abcd内有匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向垂直纸面向外.与MN的右端N连接的一绝缘轻指针可指示标尺上的读数,MN的长度大于ab.当MN中没有电流通过且处于平衡状态时,MN与矩形区域的cd边重合:当MN中有电流通过时,指针示数可表示电流强度.
(1)当电流表示数为零时,弹簧伸长多少?(重力加速度为g)
(2)若要电流表正常工作,MN的哪一端应与电源正极相接?
(3)若k=2.0N/m,=0.20m,
=0.050m,B=0.20T,此电流表的量程是多少?(不计通电时电流产生的磁场的作用)
(4)若将量程扩大2倍,磁感应强度应变为多大?
正确答案
解析
解:(1)设弹簧的伸长为△x,则有:mg=k△x ①
由①式得: ②
故当电流表示数为零时,弹簧伸长量为.
(2)为使电流表正常工作,作用于通有电流的金属棒MN的安培力必须向下.跟左手定则可知金属棒中电流从M端流向N端,因此M端应接正极.
故若要电流表正常工作,MN的M端应接正极.
(3)设满量程时通过MN的电流强度为Im,则有:
③
联立①③并代入数据得:Im=2.5 A ④
故此电流表的量程是2.5A.
(4)设量程扩大后,磁感应强度变为B′,则有:⑤
由①⑤得
代入数据得B‘=0.10 T
故若将量程扩大2倍,磁感应强度应变为0.10T.
2011年5月29日夜,一道闪电击中了位于加拿大多伦多市的加拿大国家电视塔.该电视塔高553.3米,是多伦多市的标志性建筑,也是加拿大的著名象征.假设发生闪电的云层带负电,则在闪电瞬间,电视塔受到地磁场的在水平方向的作用力方向是( )
正确答案
解析
解:地磁场由地球南极指向北极,放电现象是云层的自由电荷向大地释放,故电流指向天空,由左手定则可知电视塔受到地磁场的在水平方向的作用力向西.故C正确
故选:C
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