- 安培力、左手定则
- 共6197题
在倾角为α的光滑斜面上,置一根通有电流I,长为L,质量为m的导体棒,如图所示,试求:
(1)欲使棒静止在斜面上,外加匀强磁场的磁感应强度的最小值和方向;
(2)欲使棒静止在斜面上且对斜面无压力,外加匀强磁场的磁感应强度的最小值和方向;
(3)分析棒有可能静止在斜面上且要求B垂直于L,外加匀强磁场的方向范围.
正确答案
解析
解:(1)当安培力F平行于斜面向上时B最小,即:BIL=mgsinα
得:B=
据左手定则可知:B的方向垂直于斜面向上
(2)由平衡条件可知:
mg=BIL
B=
据左手定则可知:方向水平向左.
(3)为讨论方便,如图所示,欲使棒有可能平衡,安培力的方向需限定在图F1和F2之间,据图看出,F的方向应包括F2的方向,但不包括F1的方向,据左手定则:B与x轴的夹角θ满足α<θ≤π.
答:(1)欲使棒静止在斜面上,外加匀强磁场的磁感应强度B的最小值,方向垂直与斜面向上.
(2)欲使棒静止在斜面上且对斜面无压力,外加匀强磁场的磁感应强度B的大小,方向水平向左.
(3)分析棒有可能静止在斜面上且要求B垂直l,应加外磁场的方向范围足α<θ≤π
如图所示,金属导轨与水平面成α=30°倾斜放置,导轨间距L=0.5m,顶端接有E=6V,内电阻r=1Ω的电源,下端接有阻值R=4Ω的电阻,空间有磁感应强度B=2T的垂直于斜面向上的匀强磁场,导轨上放有质量m=0.25kg,电阻也为R=4Ω的金属棒且处于静止状态,导轨的电阻不计,g=10m/s2,下列关于金属棒所受静摩擦力的说法正确的是( )
正确答案
解析
解:金属棒受力分析,重力、安培力、摩擦力和导轨的支持力而处于平衡状态.
根据闭合电路欧姆定律可得,,
由于垂直于斜面向上,则安培力大小,F=BIL=2×2×0.5N=2N,
重力的下滑分力,G1=mgsinα=0.25×10×0.5N=1.25N,
由于金属棒处于静止状态,所以导轨给金属棒的静摩擦力是沿着斜面向下,大小为(2-1.25)N=0.75N,故D正确,ABC均错误,
故选:D
如图所示,在倾角为α的光滑斜面上,垂直斜面放置一根长为L、质量为m的直导线,当通以电流I时,欲使导线静止在斜面上,外加匀强磁场B的大小和方向可能是( )
正确答案
解析
解:A、外加匀强磁场的磁感应强度B的方向垂直斜面向上,则沿斜面向下的安培力、支持力与重力,无论B多大三个力的合力不可能为零,直导线不可能处于平衡状态,故A错误;
B、外加匀强磁场的磁感应强度B的方向垂直斜面向下,则沿斜面向上的安培力、支持力与重力,处于平衡状态,根据平衡条件:mgsinθ=BIL,则B=mg,故B正确;
C、外加匀强磁场的磁感应强度B的方向竖直向上,则水平向右的安培力、支持力与重力,无论B多大三个力的合力不可能为零,直导线不可能处于平衡状态,故C错误;
D、外加匀强磁场的磁感应强度B的方向水平向左,则竖直向上的安培力、重力,若二力平衡,则B=,导线处于平衡,故D正确;
故选:BD.
通电导线在磁场中受到磁场力的大小和______,______,______以及______有关.当磁感线和通电导线______时,磁场力最大;当磁感线和通电导线______时,磁场力为零.
正确答案
磁感应强度
导线中电流
通电导线长度
通电导线与磁场的夹角
垂直
平行
解析
解:通电导线在磁场中受到磁场力也就是安培力的大小计算公式是F=BILsinθ
则其大小与B:磁感应强度,I:导线中电流,L:通电导线长度,θ:通电导线与磁场的夹角有关
当磁感线和通电导线垂直时,即θ=90°时,磁场力最大为F=BIL
当磁感线和通电导线平行时,即θ=0°时,磁场力最小为F=0;
故答案为:磁感应强度; 导线中电流; 通电导线长度; 通电导线与磁场的夹角; 垂直; 平行
如图,在匀强磁场B中,一根粗细均匀的通电直导线置于水平桌面上,此时导线对桌面有压力的作用,要使导线对桌面的压力为零,下列措施可行的是( )
正确答案
解析
解:A、增大电流强度,安培力增大,则支持力会减小到零.故A正确.
B、开始导线受重力、支持力和向上的安培力处于平衡,减小磁感应强度,则安培力减小,支持力增大.故B错误
C、使电流反向,安培力方向向下,支持力等于重力和安培力之和,一定不为零.故C错误.
D、磁场反向,安培力方向向下,支持力等于重力和安培力之和,一定不为零.故D错误.
故选:A
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