热门试卷

解：（1）以导体棒为研究对象，水平方向上受摩擦力和安培力，由于速度稳定后，所受合外力为零．

此时f=F=BIL    

所以I===1A

（2）设金属棒的最大速度为V，此时切割磁感线产生的电动势为E‘，据法拉第电磁感应定律得：E'=BLV…①

此时，该电路的等效电源的电动势为：E-E'

据闭合电路的欧姆定律得：I=…②

联立①②代入数据解之得：V=3.6m/s

（3）导体AB速度达最大后，电源消耗的电能转化为回路的电热和AB与金属框摩擦产生的内能． 

电源消耗的功率：

P=IE=1×1.5W=1.5W 

回路产生的热功率：

P热=I2（R+r）=12×（0.1+0.5）W=0.6W

AB克服摩擦力做功的功率：

P'=fV=0.25×3.6W=0.9W   

可知，P=P热+P'．

可见，能的转化符合守恒定律．

答：（1）电键S闭合后，当AB的速度达到稳定时，电路中的电流为1A．

（2）AB的最大速度3.6m/s

（3）当AB速度达最大后，电源消耗的电能通过摩擦力做功转化为内能和电流做功转化为热能．通过计算验证，能的转化符合守恒定律．

解：采用控制变量法研究：

在电流相同的情况下，分析数据得出磁感应强度B与距离r近似成反比，即B∝．

在距离相同的情况下，分析数据得出磁感应强度B与电流近似成正比，即B∝I．

综上，B∝，即B=K，K为比例系数．

取一组数据代入，r=0.020m，I=10.0A，B=10.32×10-5T，求出K=2.064×10-7Tm/A．

把其他数据类似代入，分别求得K的数据，然后求K的平均值，可得K的平均值约为K=2×10-7Tm/A．

所以磁感应强度B与电流I及距离r的关系式为B=．

故答案为B=，控制变量法．

解：（1）通电后，根据左手定则可判断安培力的方向，F、F′的方向各与导线垂直（如图所示），而F、F′的合力则是竖直向上的，所以导线中电流的流向应为b→a．

（2）ab在重力G，弹簧弹力F1、F2，安培力F、F′的作用下处于平衡状态，则：

F1+F2+G=Fcos 60°+F′cos 60°

2k△x+G=2BI•cos 60°

解得：k===10 N/m．

答：（1）导线中电流的方向为b→a；

（2）弹簧的劲度系数k为10N/m．

解：（2）④安培力与电流长度有关，安培力合力等于金属框架下边受的安培力，所以需要测量D的底边长度L

（3）根据平衡条件，有：|m2-m1|g=BIL

解得：

（4）若m2＞m1．则安培力的方向向下，根据左手定则可得，磁场的方向向外；反之磁感应强度方向垂直纸面向里．

故答案为：（2）④D的底边长度l；（3）；（4）m2＞m1．

解：棒的受力分析图如图所示：

由闭合电路欧姆定律，有：

I=          ①

由安培力公式，有：

F=BIL           ②

由共点力平衡条件，有：

Fsinθ=Ff ③

FN+F cos θ=mg    ④

整理得：

FN=mg-

代入数据解得FN=7.5N

答：轨道对导体棒的支持力为7.5N

解：（1）金属细杆在重力、安培力作用下处于平衡状态，安培力和重力等大反向，故安培力方向竖直向上．

故金属细杆所受安培力的方向为：竖直向上． 

（2）根据左手定则，伸开左手，让磁感线穿过手心，大拇指指向上方，四指从N指向M，故电流方向从N指向M．

故金属细杆中电流的方向为从N指向M．                       

（3）根据安培力公式有：F=BIL

则：

又F=mg

∴=

故匀强磁场的磁感应强度大小为0.1T．

解：（1）根据受力分析可知：磁场竖直向上，

由B1IL=μmg，解得

（2）根据受力分析可知：水平向左，

由B2IL=mg，解得B=1T

答：（1）磁感应强度的大小为和方向竖直向上；

（2）若磁场沿水平方向，求磁感应强度的大小为1T和方向水平向左．

解：安培力的大小当磁感应强度B的方向与导线方向成θ角时，F=BLIsinθ；

（1）当当磁场与电流垂直时sin90°=1，安培力最大，Fmax=BLI；

（2）当磁场与电流时，sin0=0，则安培力等于零，

故答案为：（1）BILsinθ； （2）垂直； 平行．

解：（1）作出金属杆受力的主视图，如图．

（2）根据平衡条件得：

Ff=FAsinθ

mg=FN+FAcosθ

又FA=BIL

解得：Ff=BILsinθ

FN=mg-BILcosθ

答：（1）杆ab在水平导轨上的正视平面图，如图；

（2）杆ab受到的摩擦力为BILsinθ；ab对导轨的压力为mg-BILcosθ．