- 安培力、左手定则
- 共6197题
如图所示,两个完全相同的光滑绝缘环正对着固定在水平地面上,绝缘环的半径R=0.5m,一质量m=60g,长l=1m、电阻r=1.5Ω的导体棒穿过两环放于其上,且软导线丝将导体棒与一电动势E=3v、内阻不计的电源构成闭合电路,整个装置处于竖直向上、磁感应强度B=0.4T的匀强磁场中.重力加速度g=10m/s2.开关闭合后,求:
(1)导体棒沿绝缘环上升的最大高度h;
(2)导体棒沿绝缘环上升过程中的最大速度vm.
正确答案
解析
解:(1)当导体棒合力为0时对导体棒受力分析如图所示,金属棒受到重力、安培力和两个环的支持力,安培力为:
F=BIl==0.8N
重力为:mg=0.6N
故tanθ=,则θ=53°
则导体棒沿绝缘环上升的最大高度为:
h=R-Rcosθ=0.2m;
(2)由动能定理得:
F•Rsinθ-mgR(1-cosθ)=
代入数据得:v=
答:(1)导体棒沿绝缘环上升的最大高度h为0.2m;
(2)导体棒沿绝缘环上升过程中的最大速度vm为.
如图所示,质量为m、长度为L水平金属棒通过两根细金属丝悬挂在绝缘架MN下面,整个装置处于竖直方向的匀强磁场中,当金属棒通过a→b的电流I后将向外偏转α角重新平衡,求匀强磁场的磁感应强度.
正确答案
解析
解:根据题意画出杆ab的受力图如下所示:(从右向左看)
导体棒处于平衡状态,设绳子拉力为T,因此有:
Tcosθ=mg ①
Tsinθ=F安=BIL ②
联立①②解得:
根据左手定则可知,磁场方向竖直向上.
故匀强磁场的磁感应强度为:,方向竖直向上.
如图所示,一根质量为m的金属棒AC,用软线悬挂在磁感强度为B的匀强磁场中,通入A→C方向的电流时,悬线张力不为零,欲使悬线张力为零,可以采用的办法是( )
正确答案
解析
解:A、不改变电流和磁场方向,适当增大电流,可增大安培力,能使悬线张力为零.故A正确;
B、不改变磁场和电流方向,金属棒所受的安培力方向仍向上,适当减小磁感强度,安培力增大,悬线张力为零,所以B正确;
C、只改变电流方向,金属棒所受安培力方向向下,悬线张力一定不为零.故CD错误;
故选:AB
如图,a和b是两条靠得很近的平行通电直导线,电流方向如图所示,且Ia>Ib,当垂直于a、b所在平面向里加一匀强磁场B时,导线a恰好不再受安培力,跟加磁场B以前相比较,则导线b,( )
正确答案
解析
解:加磁场B以前导线b所受的安培力F=BaIbL,
当a不受安培力时,Ib产生的磁场与所加磁场在a处叠加后的磁感应强度为零,此时判断所加磁场垂直纸面向外,因Ia>Ib,所以在b处叠加后的磁场垂直纸面向里,b受的安培力向左,F′=(Ba+B)IbL,Ba>B,故F′<2F,故选项C正确,ABD错误.
故选:C.
如图,倾角θ的光滑斜面上,置一通有电流I,长L、质量为m的导体棒.欲使棒静止在斜面上,则外加的最小的磁感强度B=______,方向是______.
正确答案
垂直斜面向上
解析
解:当安培力F平行于斜面向上时B最小,
即:BIL=mgsinα
解得,B=
B的方向垂直于斜面向上
故答案为:;垂直于斜面向上.
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