- 安培力、左手定则
- 共6197题
如图所示,一水平导轨处于与水平方向成45°角左上方的匀强磁场中,一根通有恒定电流的金属棒,由于受到安培力作用而在粗糙的导轨上向右做匀速运动.现将磁场方向沿顺时针缓慢转动至竖直向上,在此过程中,金属棒始终保持匀速运动,已知棒与导轨间的动摩擦因数为μ,则( )
正确答案
解析
解:以金属棒为研究对象,受力分析如图所示,设磁感线与水平方向的夹角为α
安培力大小 F=BIL,θ=90°-α,由平衡条件得:
G=N+BILsinθ,
f=BILcosθ
又 f=μN,
解得:,
式中tanβ=μ
由题意,β<45°,B在磁场缓慢转过45°的过程中,α从45°增大到90°,可知磁感应强度先变小后变大,受到的安培力也先变小后变大,摩擦力一直增大,受到的支持力一直增大,故C正确,ABD错误;
故选:C.
如图所示,在与水平方向成θ角的光滑的平行导轨上放一导体棒ab,第一次加一个竖直向上的匀强磁场,第二次加一个大小跟第一次相同、方向垂直于导轨平面斜向上的匀强磁场,如果两次都使ab棒保持静止,求两次通过棒ab的电流I1和I2的比值是______.
正确答案
1:cosθ
解析
解:第一次加一个竖直向上的匀强磁场时,有共点力平衡可知mgsinθ=BI1Lcosθ
I1=
第二次加一个大小跟第一次相同、方向垂直于导轨平面斜向上的磁场时,由共点力平衡可知:mgsinθ=BI2L
I2=
联立解得:
故答案为:1:cosθ
如图所示,金属杆ab的质量为m,长为L,通过的电流为I,处在磁感应强度为B的匀强磁场中,结果ab静止在水平导轨上.若磁场方向与水平导轨成θ角,求:
(1)棒ab受到的摩擦力;
(2)棒对导轨的压力.
正确答案
解析
解:作出金属杆受力的正视图,如图. 根据平衡条件得
Ff=FAsinθ
mg+FAcosθ=FN
又FA=BIL
解得:Ff=BILsinθ
FN=mg+ILcosθ
答:(1)棒ab受到的摩擦力是BILsinθ;
(2)棒对导轨的压力是mg+ILcosθ.
如图所示,磁场中的通电导线长度为0.5m,磁感应强度为2T,通过导线的电流强度为l A,求:
(1)通电导线受到安培力的方向;
(2)通电导线受到的安培力大小.
正确答案
解析
解:(1)由左手定则可以判断通电导线受到的安培力方向垂直导线向上;
(2)由F=BIL,得F=2×1×0.5 N=1 N.
答:(1)通电导线受到安培力的方向垂直导线向上;
(2)通电导线受到的安培力大小是1N.
水平放置的光滑金属导轨宽L=0.2m,接有电源电动势E=3V,电源内阻及导轨电阻不计.匀强磁场竖直向下穿过导轨,磁感应强度B=1T.导体棒ab的电阻R=6Ω,质量m=10g,垂直放在导轨上并良好接触(如图),求合上开关的瞬间.
(1)金属棒受到安培力的大小和方向;
(2)金属棒的加速度.
正确答案
解析
解:(1)导体棒AB中电流是从A到B,根据左手定则,导体棒AB受到的安培力水平向右.
根据欧姆定律,导体棒中的电流为:I==
=0.5A,
所以AB棒受到的安培力:F=BIL=1×0.5×0.2N=0.1N
(2)根据牛顿第二定律:F=ma,
所以导体棒AB的加速度:a==
=10m/s2;
答:(1)导体棒AB受到的安培力方向水平向右;导体棒AB受到的安培力大小为0.1N;
(2)导体棒AB的加速度为10m/s2.
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