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题型: 多选题
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多选题

电磁轨道炮工作原理如图所示.待发射弹体可在两平行轨道之间自由移动,并与轨道保持良好接触.电流I从一条轨道流入,通过导电弹体后从另一条轨道流回.轨道电流可形成在弹体处垂直于轨道面得磁场(可视为匀强磁场),磁感应强度的大小与I成正比.通电的弹体在轨道上受到安培力的作用而高速射出.现欲使弹体的出射速度增加至原来的2倍,理论上可采用的方法是(  )

A只将轨道长度L变为原来的2倍

B只将电流I增加至原来的2倍

C只将弹体质量减至原来的一半

D将弹体质量减至原来的一半,轨道长度L变为原来的2倍,其它量不变

正确答案

B,D

解析

解:通电的弹体在轨道上受到安培力的作用,利用动能定理有:BIl•L=mv2

磁感应强度的大小与I成正比,所以有:B=kI

解得:

A、只将轨道长度L变为原来的2倍,弹体的出射速度增加至原来的倍,故A错误

B、只将电流I增加至原来的2倍,弹体的出射速度增加至原来的2倍,故B正确

C、只将弹体质量减至原来的一半,弹体的出射速度增加至原来的倍,故C错误

D、将弹体质量减至原来的一半,轨道长度L变为原来的2倍,其它量不变,弹体的出射速度增加至原来的2倍,故D正确.

故选:BD.

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题型:简答题
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简答题

如图所示,两根平行金属导轨M、N,电阻不计,相距0.2m,上边沿导轨垂直方向放一个质量为m=5×10-2kg的金属棒ab,ab的电阻为0.5Ω.两金属棒一端通过电阻R和电源相连.电阻R=2Ω,电源电动势E=6V,内源内阻r=0.5Ω,如果在装置所在的区域加一个匀强磁场,使ab对导轨的压力恰好是零,并使ab处于静止.(导轨光滑)求:

(1)ab中的电流I有多大?

(2)ab杆所受的安培力F的大小?

(3)所加磁场磁感强度B的大小和方向?

正确答案

解析

解:(1)根据闭合电路欧姆定律得:

I=

(2)由题,ab处于静止,且对导轨的压力恰好为零,则磁场对ab的安培力必定竖直向上,与重力平衡,则得安培力的大小为 F=mg=0.5N,方向竖直向上.

(3)由左手定则判断可知,B的方向水平向右.由F=BIL得:

B=

答:(1)通过ab的电流I为2A;

(2)ab所受的安培力F的大小是0.5N,方向竖直向上;

(3)所加磁场磁感强度B的大小是1.25T,方向水平向右.

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题型:简答题
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简答题

质量为0.5kg的金属杆在相距1m的水平轨道上与轨道垂直放置,如图所示,匀强磁场B垂直轨道平面,金属杆与轨道间动摩擦因素为0.2,当杆通以电流4A时,杆恰能沿轨道左匀速运动,试求匀强磁场的磁感应强度B的大小.

正确答案

解析

解:金属杆做匀速直线运动,由平衡条件得:

μmg=BIL,

解得:B==0.25T;

答:磁感应强度大小为0.25T.

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题型:填空题
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填空题

如图所示,虚线框内存在一沿水平方向、且与纸面垂直的匀强磁场.现通过图示装置来测量该磁场的磁感应强度大小、并判定其方向.所用器材已在图中给出,其中D为位于纸面内的U形金属框,其底边水平,长度为L,两侧边竖直且等长;直流电源电动势为E,内阻为r;R为电阻箱;S为开关.此外还有细沙、天平和若干轻质导线.已知重力加速度为g.

先将开关S断开,在托盘内加放适量细沙,使D处于平衡状态,然后用天平称出细沙质量m1. 闭合开关S,将电阻箱阻值调节至R1=r,在托盘内重新加入细沙,使D重新处于平衡状态,用天平称出此时细沙的质量为m2且m2>m1

(1)磁感应强度B大小为______,方向垂直纸面______(选填“向里”或“向外”);

(2)将电阻箱阻值调节至R2=2r,则U形金属框D______(选填“向下”或“向上”)加速,加速度大小为______

正确答案

向外

向上

解析

解:(1)电键闭合后,需要再右侧加砝码,故安培力向下,故磁场方向垂直向外,根据平衡条件,有:

(m2-m1)g=BIL

根据闭合电路欧姆定律,有:

E=I(r+r)

联立解得:

(2)将电阻箱阻值调节至R2=2r,电流减小,安培力减小,故合力向上,会向上加速,根据牛顿第二定律,有:

(m2-m1)g-BI′L=ma

根据闭合电路欧姆定律,有:

E=I′(r+2r)

解得:a=

故答案为:(1),向外;(2)向上,

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题型: 多选题
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多选题

一个质子在匀强磁场和匀强电场中向右作直线运动,如图所示,则电场方向和磁场方向可能是(不计重力)(  )

A磁场方向水平向右,电场方向水平向右

B磁场方向水平向右,电场方向垂直于纸面向里

C磁场方向向垂直于纸面向里,电场方向坚直向下

D磁场方向竖直向下,电场方向垂直于纸面向外

正确答案

A,C,D

解析

解:A、若磁场水平向右,电场水平向右则质子只是受到向右的电场力作用,不受洛伦兹力,因此质子将向右做加速直线运动,故A正确;

B、若磁场向右,质子不受洛伦兹力作用,电场方向垂直于纸面向里则受向里的电场力作用,因此质子将向右偏转,故B错误;

C、若磁场垂直于纸面向里,则所受洛伦兹力方向向上,电场方向竖直向下,则所受电场力方向向下,当电场力和洛伦兹力大小相等时,粒子向右匀速运动,故C正确;

D、若磁场方向向下,则洛伦兹力垂直纸面向里,电场方向垂直纸面向外,则所受电场力垂直纸面向外,同理当电场力和洛伦兹力大小相等时,粒子向右匀速运动,故D正确.

故选ACD.

下一知识点 : 匀强磁场
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