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题型:简答题
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简答题 · 16 分

有人设计了一种可测速的跑步机,测速原理如图所示,该机底面固定有间距为L、长度为d的平行金属电极,电极间充满磁感应强度为B、方向垂直纸面向里的匀强磁场,且接有电压表和电阻R.绝缘橡胶带上镀有间距为d的平行细金属条,磁场中始终仅有一根金属条,且与电极接触良好,不计金属电阻,若橡胶带匀速运动时,电压表读数为U,求:

(1)橡胶带匀速运动的速率;

(2)电阻R消耗的电功率;

(3)一根金属条每次经过磁场区域克服安培力做的功。

正确答案

(1)(2)(3)

解析

(1)设电动势为ε,橡胶带运动速率为v

由:ε=BLv,ε=U

得:v=

(2)设电功率为P

P=

(3)设电流强度为I,安培力为F,克服安培力做的功为W.

由:I =,F=BIL,W=Fd

得:W=

知识点

电功、电功率通电直导线在磁场中受到的力法拉第电磁感应定律
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题型: 单选题
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单选题 · 6 分

关于通电直导线在匀强磁场中所受的安培力,下列说法正确的是  (    )

A安培力的方向可以不垂直于直导线

B安培力的方向总是垂直于磁场的方向

C安培力的大小与通电直导线和磁场方向的夹角无关

D将直导线从中点折成直角,安培力的大小一定变为原来的一半

正确答案

B

解析


知识点

通电直导线在磁场中受到的力安培定则
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题型: 单选题
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单选题 · 3 分

如图所示,水平面内有一平行金属导轨,导轨光滑且电阻不计。匀强磁场与导轨平面垂直。阻值为R的导体棒垂直于导轨静止放置,且与导轨接触。t=0时,将形状S由1掷到2。q、i、v和a分别表示电容器所带的电荷量、棒中的电流、棒的速度和加速度。下列图象正确的是

A

B

C

D

正确答案

D

解析

t=0时,将形状S由1掷到2,电容器放电,开始时 ,因安培力作用使导体棒产生加速度,导体棒速度增大,产生反向感应电动势,使电流减小,安培力减小,加速度减小,减小至零时,速度达最大值vm做匀速运动,电容器两极电压为BLvm(L为导轨宽度),A、B、C错误,D正确。

知识点

通电直导线在磁场中受到的力
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题型:简答题
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简答题 · 19 分

如图所示,两条平行的光滑金属导轨固定在倾角为θ的绝缘斜面上,导轨上端连接一个定值电阻。导体棒a和b放在导轨上,与导轨垂直开良好接触。斜面上水平虚线PQ以下区域内,存在着垂直穿过斜面向上的匀强磁场。现对a棒施以平行导轨斜向上的拉力,使它沿导轨匀速向上运动,此时放在导轨下端的b棒恰好静止。当a棒运动到磁场的上边界PQ处时,撤去拉力,a棒将继续沿导轨向上运动一小段距离后再向下滑动,此时b棒已滑离导轨。当a棒再次滑回到磁场上边界PQ处时,又恰能沿导轨匀速向下运动。已知a棒、b棒和定值电阻的阻值均为R,b棒的质量为m,重力加速度为g,导轨电阻不计。求

(1)a棒在磁场中沿导轨向上运动的过程中,a棒中的电流强度Ia与定值电阻中的电流强度Ic之比;

(2)a棒质量ma

(3)a棒在磁场中沿导轨向上运动时所受的拉力F。

正确答案

见解析

解析

(1)棒沿导轨向上运动时,棒、棒及电阻中放入电流分别为,有

解得:

(2)由于棒在上方滑动过程中机械能守恒,因而棒在磁场中向上滑动的速度大小与在磁场中向下滑动的速度大小相等,即,设磁场的磁感应强度为,导体棒长为,在磁场中运动时产生的感应电动势为

棒沿斜面向上运动时,

向上匀速运动时,棒中的电流为,则

由以上各式联立解得:

(3)由题可知导体棒沿斜面向上运动时,所受拉力

知识点

闭合电路的欧姆定律通电直导线在磁场中受到的力法拉第电磁感应定律
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题型: 单选题
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单选题 · 3 分

如图,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为(  )

A0

B0.5BIl

CBIl

D2BIl

正确答案

D

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,选项C正确。故选C。

知识点

通电直导线在磁场中受到的力
下一知识点 : 安培定则
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