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题型: 单选题
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单选题

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(  )

A金属棒所受摩擦力一直在减小

B导轨对金属棒的支持力先变小后变大

C磁感应强度先变小后变大

D金属棒所受安培力恒定不变

正确答案

C

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.

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题型:填空题
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填空题

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

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题型:简答题
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简答题

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.

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题型:简答题
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简答题

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.

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题型:简答题
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简答题

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

下一知识点 : 匀强磁场
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