- 安培力、左手定则
- 共6197题
(2015秋•宁德期末)如图所示,有一质量m=0.1kg、电阻不计的金属细棒ab,可在两条轨道上滑动.轨道间距L=0.5m,其平面与水平面的夹角θ=37°,置于垂直于轨道平面向上的匀强磁场中,磁感应强度B=1.0T,已知金属棒与轨道的动摩擦力因数μ=0.5,回路中电源电动势E=3.0V,内阻r=0.25Ω.设最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等,取g=10m/s2,sin37°=0.5,cos37°=0.8,求:
(1)为保证金属细棒ab不会沿轨道向上滑动,允许通过金属细棒的电流最大值Im;
(2)若轨道平面与水平面的夹角θ=90°,并将磁感应强度的方向改为竖直向上,大小仍不变,要使金属棒仍能静止在轨道上,滑动变阻器连入电路的最大阻值R.
正确答案
解析
解:(1)当金属棒将要向上滑动时,静摩擦力沿斜面向下并达最大,此时通过金属棒的电流的最大值为Im,受力分析如图
最大静摩擦力:fm=μmgcosθ
安培力最大值:F=BImL
由力的平衡可得:mgsinθ+fm=F
代入数据解得:Im=2A
(2)金属棒所受安培力水平向右,受力如图,由力的平衡可得:
N=F=BIL
mg=f=μN
代入数据解得:I=4A
若滑动变阻器连入电路的最大阻值为R,根据闭合电路欧姆定律得:
答:(1)为保证金属细棒ab不会沿轨道向上滑动,允许通过金属细棒的电流最大值Im为2A
(2)若轨道平面与水平面的夹角θ=90°,并将磁感应强度的方向改为竖直向上,大小仍不变,要使金属棒仍能静止在轨道上,滑动变阻器连入电路的最大阻值R为0.5Ω.
如图,匀强电场方向垂直于倾角为α的绝缘粗糙斜面向上,一质量为m的带正电荷的滑块静止于斜面上,关于该滑块的受力,下列分析正确的是(当地重力加速度为g)( )
正确答案
解析
解:A、滑块一定受重力和电场力作用,要处于平衡,一定受摩擦力,则一定有支持力.所以滑块一定受四个力作用.故A错误.
B、根据共点力平衡得:f=mgsinα.故B正确.
C、在垂直斜面方向有:mgcosα=N+qE,则电场力一定小于mgcosα,支持力一定小于mgcosα,根据牛顿第三定律知,滑块对斜面的压力一定小于mgcosα.故C、D错误.
故选:B.
如图所示,MN和PQ是处于同一水平面内的两平行金属导轨,接人电源,为使ab金属棒对导轨的压力为零,现加一个水平方向的匀强磁场.那么该磁场方向应是______.
正确答案
向左
解析
解:流过ab棒的电流为由a到b,根据共点力平衡可知,受到的安培力水质向上,根据左手定则可知,磁场方向向左
故答案为:向左
电流I的直导线处于磁感应强度为B的匀强磁场中,所受磁场力为F.关于电流I、磁感应强度B和磁场力F三者之间的方向关系,下列图示正确的是( )
正确答案
解析
解:A、根据电流和磁场的方向,由左手定则知安培力的方向垂直导线向上.故A错误.
B、根据电流和磁场的方向,由左手定则知安培力的方向水平向右.故B正确.
C、根据电流和磁场的方向,由左手定则知安培力的方向竖直向上.故C错误.
D、根据电流和磁场的方向,由左手定则知安培力的方向水平向左.故D错误.
故选:B
在赤道上的地磁场可以看成沿南北走向的匀强磁场,磁感应强度的大小是0.5×10-4T.如果赤道上有一根沿东西方向的直导线,长为20m,载有从东到西的电流30A.地磁场对这根导线的作用力有多大?方向如何?
正确答案
解析
解:匀强磁场方向为由南向北,而电流方向为从东向西.则由左手定则可得安培力的方向为竖直向下.
安培力的大小为F=BIL
解之得 F=3×10-2N
答:导线受到的安培力大小为3×10-2N;
方向为竖直向下.
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