- 安培力、左手定则
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某同学画的表示磁场B、电流I和安培力F的相互关系如图所示,其中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、根据左手定则可知,A图中安培力方向应该向下,故A错误;
B、根据左手定则可知,B图中安培力应该垂直于磁场斜向上,故B错误;
C、根据左手定则可知,C图中磁场方向和电流方向在同一直线上,不受安培力作用,故C错误;
D、根据左手定则可知,D图中安培力方向水平向左垂直于电流方向,故D正确.
故选:D.
如图所示,一根均匀的长0.25m,质量为0.01kg的金属杆PQ斜靠在支架上,PQ与水平面的夹角53°,从接触点N和Q引出导线与电源接通,如果电流表上示数为3A,PN长为0.05m,图中匀强磁场的方向与PQ所在的竖直面垂直,则磁感应强度值达到多少时,接触点N处正好没有压力?
正确答案
解析
【解答】解:导体棒受重力、安培力(垂直0Q向右)、地面的支持力(向上)、静摩擦力(水平方向),根据平衡条件,有:
水平方向:F5着osp3°=mg
解得:F5=mg着osp3°=0.08×800.6=860
故磁感应强度:B=F5IL=86035×(0.2pm-0.0pm)=p88T
答:磁感应强度值达到p88T时,接触点0处正好没有压力.
如图,导轨放在水平地面上,已知两导轨间的宽度与金属棒ab的长度为L=0.4m,若通过金属棒ab的电流为I=0.6A,匀强磁场的磁感应强度大小B=0.5T,方向与导轨平面成θ=90°角,求:
(1)ab棒受到的安培力方向;
(2)ab棒受到的安培力大小.
正确答案
解析
解:(1)由左手定则可知ab棒受到的安培力方向水平向左;
(2)ab棒受到的安培力大小为:
F=BIL=0.5×0.6×0.4N=0.12N
答:(1)ab棒受到的安培力方向水平向左;
(2)ab棒受到的安培力大小为0.12N
如图所示,ab,cd为两根相距2m的平行金属导轨,水平放置在竖直向下的匀强磁场中,通以5A的电流时,质量为3.6kg的棒沿导轨作匀速运动;当棒中电流增加到8A时,棒能获得2m/s2的加速度,求匀强磁场的磁感应强度的大小.
正确答案
解析
解:棒匀速运动,有:BI1L=f
棒加速运动,有:BI2L-f=ma
联立解得:B=1.2T
答:匀强磁场的磁感应强度的大小为1.2T.
如图,有一金属棒ab,质量m=5g,电阻R=1Ω,可以无摩擦地在两条轨道上滑动,轨道间的距离为10cm,电阻不计,轨道平面与水平面间的夹角为37°,置于磁感应强度B=0.3T,方向垂直斜面向下的匀强磁场中,回路中电池的电动势E=2V,内电阻不计,滑动变阻器的Rb最大阻值为1000Ω.问:
(1)变阻器的电阻Rb为多大时,金属棒恰好静止?
(2)若金属棒ab和轨道的动摩擦因素为0.5,则变阻器的电阻Rb为多大时,金属棒静止?
正确答案
解析
解:(1)根据左手定则判断出安培力的方向沿斜面向上,杆受力平衡如图所示:
由平衡条件可得:
BIL=mgsinθ37°
根据闭合电路欧姆定律,有:
I=
联立解得:
Rb=1Ω
(2)当金属棒正要向上滑动时,摩擦力沿斜面向下并达最大,此时通过金属棒的电流达到最大I1,故:
mgsinθ+μmgcosθ=BI1L
根据闭合电路欧姆定律,有:
I1=
解得:
Rb1=0.2Ω
当金属棒正要向下滑动时,摩擦力沿斜面向上并达最大,此时通过金属棒的电流最小为I2
mgsinθ=μmgcosθ+BI2L
根据闭合电路欧姆定律,有:
I2=
解得:
Rb2=1000Ω
故Rb的范围为:0.2--1000Ω;
答:(1)变阻器的电阻Rb为1Ω时,金属棒恰好静止;
(2)若金属棒ab和轨道的动摩擦因素为0.5,则变阻器的电阻Rb的范围为0.2Ω--1000Ω时,金属棒静止.
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