热门试卷

解：（1）有闭合电路的欧姆定律可得，回路中的电流为I=

故流过导体棒的电流为

对导体棒受力分析，根据共点力平衡可得mgsinθ=BI′L+μmgcosθ

解得μ=0.6

（2）断开开关后，导体棒能达到的最大速度为v

则产生的感应电流为

对导体棒受力分析，根据共点力平衡可得mgsinθ=μmgcosθ+BIL

联立解得v=37.5m/s

克服安培力做功的最大功率为P=BILv=

答：（1）金属棒与导轨间的动摩擦因数为0.6；

（2）断开电键K，金属棒沿导轨下滑过程中克服安培力做功的最大功率为22.5W

解：（1）对导体棒受力分析如图所示：

由平衡条件得

B1IL=mgtanθ

B1=

（2）磁场方向水平向左

且B2IL=mg

则B2=

（3）设安培力

方向与斜面夹角为α，对导体棒受力分析如图所示：

由平衡条件得

B′ILcosα=mgsinθ

B′=

当α=0°时，B′最小，其最小值为

B′min=

由于安培力方向平行斜面向上，电流方向垂直纸面向里，由左手定则可判断磁场方向垂直斜面向上．

答：（1）若磁场竖直向上，则磁感应强度B1是

（2）如果金属杆对轨道无压力，则匀强磁场的磁感应强度的B2是，方向向左

（3）若所加匀强磁场的大小和方向可以改变，则磁感应强度至少，方向垂直斜面向上．

解：（1）根据共点力平衡得，F=Mgsinθ，

由，得：

（2）由，F‘=Mg，得：，

B'的水平向左

答：（1）磁感应强度的大小为．

（2）外加磁场磁感强度的大小，方向水平向左．

解：对导体棒受力分析，受重力、支持力和安培力，三力平衡：

当安培力平行斜面向上时最小，故安培力的最小值为：

Fm=mgsinθ

故磁感应强度的最小值为：

B=

根据左手定则，磁场方向垂直斜面向下；

答：外加磁场的磁感应强度最小值为，磁场方向垂直斜面向下

解：（1）安培力向右，电流向内，根据左手定则可知，磁场的方向竖直向上．

（2）解法一：

设导体棒所受最大静摩擦力为f，导体棒与导轨间的动摩擦因数为μ，有：

f=μmg               ①

由图乙，当导体棒中的电流I1=2.0A时，导体棒所受安培力恰好等于最大静摩擦力，设磁感应强度的大小为B，有：

BI1L=f              ②

当导体棒中的电流I2=4.0A时，导体a=0.50m/s2，根据牛顿第二定律，得：

BI2L-f=ma           ③

联立①②③式，代入数值，得：

μ=0.05，

B=0.25T

解法二：

设导体棒所受最大静摩擦力为f，导体棒与导轨间的动摩擦因数为μ，有

f=μmg                            ①

设磁感应强度的大小为B，根据牛顿第二定律，有：

BIL-f=ma                         ②

联立①②，可得：       ③

③式说明导体棒加速运动时，其加速度与棒中电流I成一次函数关系，

斜率，纵截距b=-μg              ④

由图乙可知：，b=-0.05m/s2

代入④，得：μ=0.05，B=0.25 T

答：（1）磁场的方向竖直向上；

（2）导体棒与导轨间的动摩擦因数为0.05，磁感应强度的大小为0.25T．

解：电流的方向与磁场方向垂直，则安培力为：

F=BIL=2×0.6×0.2N=0.24N；

答：导线受到的安培力是0.24N

解：（1）电键闭合时，安培力向右，由于导体棒产生的电动势方向与电源电动势方向相反，是反电动势，故电流会减小，安培力也会减小，故开始时刻加速度最大，有：

F=mam

解得：

am=

当电流反向且安培力与拉力平衡时，速度最大，故：

FA=F

安培力：

FA=BIL

根据闭合电路欧姆定律，有：

I=

联立解得：

v=

（2）电键闭合瞬间棒的加速度大小为a=，根据牛顿第二定律，合力为：

F合=ma=F

没有安培力，说明电流为零，反电动势与电源电动势相等，故：

BLv=E

解得：

v=

电键闭合前，根据牛顿第二定律，有：

a=

根据速度公式，有：

v=at

解得：

t=

答：（1）若闭合电键的同时对金属棒施加水平向右恒力F，棒即将运动时的加速度为，运动过程中的最大速度为．

（2）F需作用时间为．

解：（1）若磁感应强度方向与导体棒垂直且水平向左，根据左手定则可知，安培力方向不是竖直向上就是竖直向下，而导体棒还要受到重力（竖直向下），则要使导体棒能处于静止状态，则安培力只能竖直向上，且与重力相等，根据左手定则可知，电流方向由a到b，如图所示：

根据平衡条件得：

B1IL=mg

解得：

（2）若磁场方向改为垂直斜面向上，根据左手定则可知安培力沿斜面向上，根据平衡条件得：

B2IL=mgsin30°

解得：

答：（1）导体棒ab中电流的方向如图所示，此状态时的磁感应强度的大小B1为2T；

（2）若磁场方向改为垂直斜面向上，此状态时的磁感应强度的大小B2为1T．

解：导线匀速下滑，故合外力为零，f-mg=0

f=μF安

F安=BIL

联立解得I=2.5A

答：ab导线上流过的电流强度为2.5A时导线才能匀速向下滑动