- 安培力、左手定则
- 共6197题
如图所示,一对平行光滑轨道放置在水平面上,两轨道相距L=1m,两轨道用R=2Ω的电阻连接,有一质量m=0.5kg的导体杆静止地放在轨道上,与两轨道垂直,杆及轨道的电阻皆可忽略不计,整个装置处于磁感应强度B=2T的匀强磁场中,磁场方向垂直轨道平面向上.现用水平拉力F沿水平方向拉动导体杆,则:
(1)若拉力F大小恒为4N,请说明导体杆做何种运动,最终速度为多少;
(2)若拉力F大小恒为4N,且已知从静止开始直到导体棒达到稳定速度所经历的位移为s=10m,求在此过程中电阻R上所生的热;
(3)若拉力F为变力,在其作用下恰使导体棒做加速度为a=2m/s2的匀加速直线运动,请写出拉力F随时间t的变化关系式.
正确答案
解析
解:根据牛顿第二定律:F-BIL=ma
由欧姆定律:I=
根据法拉第电磁感应定律:E=BLv
联立得:a=-
棒做加速度减小的变加速运动,当a=0时,v==2m/s
(2)由动能定理:FS-W安=mv2
且W安=Q
代入数据得:Q=39J
(3)由F-BIL=ma
I=
v=at
得:F=ma+=1+4t
答:(1)若拉力F大小恒为4N,请说明导体杆做加速度减小的加速度运动,最终速度为2m/s;
(2)若拉力F大小恒为4N,且已知从静止开始直到导体棒达到稳定速度所经历的位移为s=10m,在此过程中电阻R上所生的热为39J;
(3)若拉力F为变力,在其作用下恰使导体棒做加速度为a=2m/s2的匀加速直线运动,拉力F随时间t的变化关系式为F=1+4t.
把长L=0.2m的导体棒置于磁感应强度B=1.0×10-2T的匀强磁场中,使导体棒和磁场方向垂直,如图所示若导体棒中的电流I=2.0A,方向向左,则导体棒受到的安培力大小为多少?安培力的方向如何?
正确答案
解析
解:由图看出,导体棒与匀强磁场垂直,则安培力大小为F=BIL=1.0×10-2×2.0×0.2N=4×10-3N
根据左手定则判断可知,安培力的方向向下.
答:导体棒受到的安培力大小为4×10-3N,安培力的方向向下.
如图所示,在U形金属架上串入一电容器,金属棒ab在金属架上无摩擦地以速度v向右运动一段距离后突然断开开关,并使ab停在金属架上,停止后,ab不再受外力作用.现合上开关,则金属棒的运动情况是( )
正确答案
解析
解:金属棒原来在外力作用下向右运动时,产生感应电动势,电容器充电,由右手定则判断可知,上板带正电.
当金属棒停止后,撤去外力作用后,电容器通过金属棒放电,形成放电电流,通过棒的电流从a→b,棒受到向右的安培力,在安培力作用下棒向右加速运动,切割磁感线产生感应电动势,是一个反感应电动势,回路中电流将减小,棒所受的安培力减小,棒的加速度减小,所以此过程棒向右做加速度减小的加速运动.
当棒产生的感应电动势等于电容器的电压时,回路中电流为零,棒不再受安培力而做匀速运动.所以金属棒向右先做加速度变小的加速运动,后又做匀速运动,故D正确,ABC错误.
故选:D.
(2015秋•嘉兴期末)实验室中有一段长L=0.2m,通有电流I=2.5A的直导线,将该直导线放在磁感应强度为B的匀强磁场中,则关于导线所受磁场力F的情况,则下列说法真确的是( )
正确答案
解析
解:长度为0.2m的通电直导线,若放置于匀强磁场的磁感应强度中,通入电流为2.5A,
A、如果B=2T,当直导线垂直于磁场时,则由公式可得安培力的大小为F=BIL=2×2.5×0.2N=1N.若不垂直,则通电导线受到的安培力小于1N,故A错误;
B、如果F=0,直导线可能与磁场平行,则B不一定为零,故B错误;
C、如果B=4 T,若垂直放置时,则安培力大小为F=BIL=4×2.5×0.2N=2N.因此F有可能是1N,故C正确;
D、如果F有最大值,通电导线一定与B垂直,故D错误,
故选:C
如图所示,一块金属导体abcd和电源连接,处于垂直于金属平面的匀强磁场中,当接通电源、有电流流过金属导体时,下面说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、电流的方向是从上向下的,根据左手定则可得,导体受自左向右的安培力作用,所以A正确;
B、导体内部定向移动的自由电子,根据左手定则可得,自由电子受自左向右的洛仑兹力作用,所以B错误;
C、自由电子受自左向右的洛仑兹力作用,所以自由电子向右偏,使右侧带负电,左侧出现正电,所以左侧的电势高,即a点电势高于d点电势,所以C错误,D正确.
故选AD.
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