- 安培力、左手定则
- 共6197题
(2015秋•温州校级期中)利用如图所示装置可测磁感应强度,矩形线圈宽为L,共N匝,磁场垂直于纸面,当线圈中通以方向如图所示的电流I时,天平达到平衡状态.当电流改为反方向时(大小不变),右边再加质量为m的砝码后,天平重新平衡,由此可知( )
正确答案
解析
解:由题知,当电流改为反方向时(大小不变),右边再加质量为m的砝码后,天平重新平衡,说明电流反向后,线框所受的安培力方向由原来的向下变成向上,即开始线圈所受安培力的方向向下,根据安培定则判断可知,B的方向垂直纸面向里.
开始线圈所受安培力的方向向向下,电流方向相反,则安培力方向反向,变为竖直向上,相当于右边少了两倍的安培力大小,所以右边应加砝码,根据天平平衡有:
mg=2NBIL,解得B=,故B正确,A、C、D错误.
故选:B.
如图所示,两平行水平放置的金属导轨间的距离L=0.4m,在导轨所在平面内,分布着方向垂直纸面向外的匀强磁场.金属导轨的一端接有电动势E=5V、内阻r=0.5Ω的直流电源.现把一个质量m=0.5kg的导体棒ab放在金属导轨上,导体棒始终保持静止.导体棒与金属导轨垂直且接触良好,导轨与导体棒之间的动摩擦因数μ=0.2.导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R0=1.5Ω金属导轨电阻不计.假设金属导轨与导体棒之间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力(g=10m/s2).问:
(1)通过导体棒的电流大小?
(2)导体受到的安培力的方向?
(3)为使导体棒始终保持静止,磁感应强度不能大于多少?
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=
(2)由左手定则可知受到的安培力方向向右
(3)导体棒受到的安培力:
F安=BIL
受到的摩擦力为f=μmg
由BIL=μmg解得
B=1T
答:(1)通过导体棒的电流大小为2.5A
(2)导体受到的安培力的方向向右
(3)为使导体棒始终保持静止,磁感应强度不能大于1T
电磁炮是一种理想的兵器,它的主要原理如图所示.1982年澳大利亚国立大学制成了能把m=2.2g的弹体(包括金属杆EF的质量)加速到v=10km/s的电磁炮(常规炮弹的速度约为2km/s),若轨道宽L=2m,长为x=100m,通过的电流为I=10A,试问轨道间所加匀强磁场的磁感应强度和磁场的最大功率Pm有多大(轨道摩擦不计)?
正确答案
解析
解:(1)金属杆CD(含弹体)受到安培力作用,做加速运动的过程中,由动能定理有:
BLIs=mv2
即:B==
T=55T
(2)当弹体(包括金属杆CD的质量)加速到v=10km/s时,磁场力功率最大,则磁场力的最大功率为:
Pm=Fv=BLIV=55×2×10×10×103W=1.1×107W
答:(1)轨道间所加的匀强磁场的磁感应强度为为55T.
(2)磁场力的最大功率为1.1×107W.
如图所示,接通开关时,观察到金属棒动起来这说明______,断开开关后,将滑动变阻器的滑动片向左滑动一段距离后,再接通开关时你观察到______;这种现象说明______.
正确答案
通电导线在磁场中受到力的作用
金属棒摆动的角度更大些
电流越强,导线受到的安培力越大
解析
解:图中导体棒处置磁场放置,通电后,在磁场中要受到安培力作用.安培力的大小为F=BIL,其它因素不变,电流增大,安培力增大.将滑动变阻器的滑动片向左滑动一段距离后,电阻减小,电流增大,故安培力增大,所以金属棒摆动的角度更大些.
故答案为:通电导线在磁场中受到力的作用;金属棒摆动的角度更大些;电流越强,导线受到的安培力越大.
如图所示,柔软的导线长0.628m,弯曲地放在光滑水平面上,两端点固定在相距很近的a、b两点,匀强磁场的方向竖直向下,磁感应强度B=2T,当导线中通以图示方向的电流I=5A时,穿过回路的磁通量为______wb,导线中的张力为______ N.
正确答案
0.0628
1
解析
解:当导线中通以图示方向的电流I=5A时,线框将受到向外的张力,ab两点固定,所以线框将为圆形,根据l=2πr=0.628m,
知半径为r=0.1m,圆的面积为s=πr2=0.0314m2
故磁通量为Φ=Bs=2×0.0314Wb=0.0628Wb
导线中的张力为:F=BIr=2×5×0.1=1N.
故答案为:0.0628;1.
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