- 安培力、左手定则
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下图为磁场中通电直导线或运动的带电粒子所受磁场力方向情况,其中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、磁场方向垂直纸面向里,速度水平向右,根据左手定则,洛伦兹力方向竖直向上.故A正确.
B、磁场方向垂直纸面向外,速度水平向右,根据左手定则,洛伦兹力方向竖直向下.故B错误.
C、磁场方向垂直纸面向里,电流方向水平向右,根据左手定则,安培力方向竖直向上.故C错误.
D、磁场方向垂直纸面向外,电流方向竖直向下,根据左手定则,安培力方向水平向左.故D错误.
故选:A.
如图所示,在绝缘的水平面上等间距固定着三根相互平行的通电直导线a、b和c,各导线中的电流大小相同,其中a、c导线中的电流方向垂直纸面向外,b导线电流方向垂直纸面向内.每根导线都受到另外两根导线对它的安培力作用.关于每根导线所受安培力的合力,以下说法中正确的是 ( )
正确答案
解析
解:对a来说,受到b的斥力和C的引力,而b靠近a,所以对a的作用力更大,所以a受到的合力向左,
对b来说,受到a、c的拆力,并且是相等的,所以b受到的合力为0,
对c来说,和a的情况正好相反,所以合力向右.
故选B.
两条相距为1m的水平金属导轨上放置一根导电棒ab,处于竖直方向的匀强磁场中,如图所示,导电棒的质量是1.2kg,当棒中通入2A的电流时(电流方向是从a到b),它可在导轨上向右匀速滑动,如电流增大到4A时,棒可获得0.5m/s2的加速度.求:
(1)磁场的方向?
(2)磁场的磁感强度的大小?
(3)金属导轨对导电棒的摩擦力?
正确答案
解析
解:①由左手定则,可知磁场方向向上.
②设滑动摩擦力为f,磁感应强度为B,可得:
BI1L-f=0
BI2L-f=ma
代入数据联立解得:
B=0.3T
f=0.6N
答::(1)磁场的方向向上
(2)磁场的磁感强度的大小为0.3T
(3)金属导轨对导电棒的摩擦力为0.6N
赤道上的地磁场可以看成沿南北方向的匀强磁场,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导线,长为200m,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
代入数据解得:F=0.3N
答:导线受到的安培力大小为0.3N;方向为竖直向下.
如图所示,铜棒ab长L1=0.1m,质量为6×10-2kg,两端与长为L2=1m的轻铜线相连,静止于竖直平面上.整个装置处在竖直向下的匀强磁场中,磁感应强度B=0.5T.现接通电源,使铜棒中保持有恒定电流通过,铜棒垂直纸面向外发生摆动.已知最大偏角为37°,则在此过程中铜棒的重力势能增加了多少?通过电流的大小为多少?方向如何?(不计空气阻力,sin37°=0.6,cos37°=0.8,g取10m/s2)
正确答案
解析
解:(1)铜棒上升的高度h=l(1-cos37°),则重力势能的增加量为:
△Ep=mgl(1-cos37°)=0.06×10×1×0.2J=0.12J
(2)对铜棒运用动能定理得:
FAlsin37°-mgl(1-cos37°)=0
代入数据解得:FA=0.2N
根据FA=BIL得:
I==
=4A;
根据左手定则可知,安培力的方向垂直棒向外,则电流方向由b到a;
答:(1)在此过程中铜棒的重力势能增加了0.12J;
(2)通电电流的大小为4A,其方向由b到a.
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