- 安培力、左手定则
- 共6197题
如图所示,在光滑水平面上轻质弹簧的左端与挡板固定,右端与条形磁铁相连,此时磁铁对水平面的压力为N1.现在磁铁正中央上方固定一导体棒,导体棒中通有垂直纸面向外的电流,此时磁铁对水平面的压力为N2.则以下说法正确的是( )
正确答案
解析
解:在磁铁外部,磁感线从N极指向S极,长直导线在磁铁的中央上方,导线所在处磁场水平向左;导线电流垂直于纸面向外,由左手定则可知,导线受到的安培力竖直向上;由牛顿第三定律可知,导线对磁铁的作用力竖直向向下,因此磁铁对桌面的压力增大,大于磁铁的重力.磁铁没有运动趋势,所以弹簧的弹力不变,弹簧的长度不变.
故选:D.
如图所示,有两根长均为L、质量均为m的细导体棒a、b,其中a被水平放置在倾角为45°的绝缘光滑斜面上,b被水平固定在斜面的右侧,且与a在同一水平面上,a、b相互平行.当两细棒中均通以大小为I的同向电流时,a恰能在斜面上保持静止.则b的电流在a处产生的磁场的磁感应强度B的大小为______,若使b竖直向下移动一小段距离,则a将______(选填“沿斜面上移”、“沿斜面下移”或“仍保持静止”).
正确答案
沿斜面下移
解析
解:当导体a处于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,处于平衡状态,因夹角为45°,则大小B=
当b竖直向下移动,导体棒间的安培力减小,根据受力平衡条件,当a受力的安培力方向顺时针转动时,只有大小变大才能保持平衡,而安培力在减小,因此不能保持静止,将沿斜面下移;
故答案为: 沿斜面下移
如图所示,在绝缘的水平桌面上,固定着两个圆环,它们的半径相等,环面竖直、相互平行,间距是20cm,两环由均匀的电阻丝制成,电阻都是9Ω,在两环的最高点a和b之间接有一个内阻为0.5Ω的直流电源,连接导线的电阻可忽略不计,空间有竖直向上的磁感应强度为3.46×10-1的匀强磁场.一根长度等于两环间距、质量为1.0×10-2kg,电阻为1.5Ω的均匀导体棒水平地置于两环内侧,不计与环间的摩擦,当将棒放在其两端点与两环最低点之间所夹圆弧对应的圆心角θ=60°时,棒刚好静止不动,试求电源的电动势E(取g=10m/s2).
正确答案
解析
解:导体棒静止时,将圆环分成和
两部分,为并联关系,其电阻为:
R1=Ω=2Ω
闭合电路的总电阻:
R总=2R1+R+r=6Ω
设电源的电动势为E,则总电流:
I=
从左向右看,导体棒的受力如图所示.
则F=IBL=mgtan60°
所以
E==
=15V
答:电源的电动势E为15V.
如图所示,两平行金属导轨间的距离L=0.2m,金属导轨所在的平面与水平面夹角θ=37°,金属导轨的一端接有电动势E=6V、内阻r=1Ω的直流电源.现把一个质量
kg的导体棒ab放在金属导轨上,导体棒与金属导轨垂直、且接触良好,它们之间的动摩擦因数为μ=0.5.为使导体棒能静止在导轨上,在导轨所在平面内,加一个竖直向上的匀强磁场.导轨电阻不计,导体棒接入电路的电阻R0=2Ω.已知sin37°=0.6,cos37°=0.8,取g=10m/s2.求:
(1)当磁感应强度B1多大时,导体棒与导轨间的摩擦力为零;
(2)当磁感应强度B2=12.5T时,导体棒与导轨间摩擦力的大小和方向;
(3)使导体棒能静止在导轨上所加磁场的磁感应强度B的最小值.
正确答案
解析
解:(1)根据闭合电路的欧姆定律,则有:
=2A
由平衡条件得:mgsinθ=BILcosθ
得:=
=6.25T
(2)导体棒受力情况如图所示(图中摩擦力f未画出)
当磁感应强度B=12.5T时,mgsinθ<BILcosθ
摩擦力f沿斜面向下
由平衡条件得:f+mgsinθ=BILcosθ
代入数据得:f=2N
(3)当磁感应强度B最小时,导体棒恰好不下滑,这时摩擦力f沿斜面向上,
则有:B1ILcosθ+fm=mgsinθ
而:fm=μN
又:N=mgcosθ+BILsinθ
联立得:=
=
T
答:(1)当磁感应强度6.25T时,导体棒与导轨间的摩擦力为零;
(2)当磁感应强度B2=12.5T时,导体棒与导轨间摩擦力的大小2N和方向沿斜面向下;
(3)使导体棒能静止在导轨上所加磁场的磁感应强度B的最小值为.
一根通有电流I的直铜棒用软导线挂在如图所示匀强磁场中,此时悬线中的张力大于零而小于铜棒的重力.欲使悬线中张力为零,可采用的方法有( )
正确答案
解析
解:以导线为研究对象,导线受力如图所示,导线静止,处于平衡状态,
由平衡条件得:2F+FB=G,线的拉力:F=,重力G不变,欲使悬线中拉力F为零,
安培力FB=BIL应变大,可以增大B或I,故AC正确;
如果使电流方向反向,则安培力向下,拉力F增大,不可能为零,故BD错误;
故选:AC.
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