- 安培力、左手定则
- 共6197题
如图所示的装置可以用来测定磁场的磁感应强度,天平右臂下面挂一个矩形线圈,宽为L,共n匝,线圈的下半部分悬在匀强磁场中,磁场方向垂直于纸面.当线圈中通有图示方向的电流I时,天平左右两盘中各加上质量分别为m1和m2的砝码后,天平平衡;当电流反向时(大小不变),右盘中再加质量为m的砝码后,天平重新平衡.由此可知( )
正确答案
解析
解:A、当B的方向垂直纸面向里,开始线圈所受安培力的方向向下,由平衡知m1g=nBIL+m2g;电流方向相反后,则有m1g=(m2+m)g-nBIL,所以B=.故AB正确
C、当B的方向垂直纸面向外,开始线圈所受安培力的方向向上,由平衡知m1g=m2g-nBIL;电流方向相反,则安培力方向反向,变为竖直向下,则有m1g=(m2+m)g+nBIL所以B=-,负号表示方向相反,CD错误,
故选:AB.
如图所示,两根平行放置的导电轨道,间距为L,倾角为θ,轨道间接有电动势为E(内阻不计)的电源,现将一根质量为m、电阻为R的金属杆ab水平且与轨道垂直放置,金属杆与轨道接触摩擦和电阻均不计,整个装置处在匀强磁场中且ab杆静止在轨道上,求:
(1)若磁场竖直向上,则磁感应强度B1是多少?
(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是多少?方向如何?
(3)若所加匀强磁场的大小和方向可以改变,则磁感应强度至少多大?什么方向?
正确答案
解析
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.
如图所示,在两根劲度系数都为k的相同的轻质弹簧下悬挂有一根导体棒ab,导体棒置于水平方向的匀强磁场中,且与磁场垂直.磁场方向垂直纸面向里,当导体棒中通以自左向右的恒定电流时,两弹簧各伸长了△l1;若只将电流反向而保持其他条件不变,则两弹簧各伸长了△l2,
求:(1)导体棒通电后受到的磁场力的大小?
(2)若导体棒中无电流,则每根弹簧的伸长量为多少?
正确答案
解析
解:(1)导体棒受竖直向下的重力mg,两弹簧竖直向上的拉力f=2K△l1,
电流自左向右时,由左手定则可知,安培力F=BIL,导体棒静止,
处于平衡状态,由平衡条件得:mg=2K△l1+F…①
电流自右向左时,由左手定则可知,安培力F=BIL竖直向下,
此时两弹簧竖直向上的拉力f=2K△l2,导体棒静止,
处于平衡状态,由平衡条件得::mg+F=2K△l2 …②
由①②解得:F=K(△l2-△l1);
(2)当导体棒中没有电流时,棒受到竖直向下的重力mg,
竖直向上的两弹簧的拉力2K△x,棒静止,处于平衡状态,
由平衡条件得:mg=2K△x…③
由①②③解得:△x=
答:(1)导体棒通电后受到的磁场力F的大小为K(△l2-△l1).
(2)若导体棒中无电流,则每根弹簧的伸长量△x为.
关于磁场对通电直导线的作用力,下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、当导线的方向与磁场的方向平行,所受安培力为0,最小.当导线的方向与磁场方向垂直时,安培力最大,为F=BIL.故A、B正确.
C、根据左手定则,知安培力的方向既垂直磁场方向,又垂直电流方向.故C正确.
D、当导线的方向与磁场的方向平行,所受安培力为0,当导线与磁场的方向既不平行也不垂直时,安培力的大小介于0和最大值之间.故D错误.
故选ABC.
如图所示的匀强磁场,磁感应强度为0.2T,通电直导线与磁场方向垂直,导线长度为0.2m,导线中电流为1A.该导线所受安培力的大小为______N.
正确答案
0.04
解析
解:由图可知电流与磁场方向垂直,因此直接根据安培力的大小为:F=BIL=0.2×0.2×1=0.04N,
故答案为:0.04N
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