- 安培力、左手定则
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一个通有2A恒定电流的直导线长度为0.2m,垂直于匀强磁场方向放置于磁场中,磁感应强度为0.5T,则导线受多大安培力?
正确答案
解析
解:长度为0.2m的通电直导线,垂直放置于匀强磁场的磁感应强度为0.5T,通入电流为2A,则由公式可得安培力的大小为:
F=BIL=0.5×2×0.2N=0.2N
答:导线受安培力大小为0.2N.
在倾角θ=30°的斜面上,固定一金属框,宽L=0.25m,接入电动势E=12V、内阻不计的电池.垂直框面放有一根质量m=0.2kg的金属棒ab,它与框架的动摩擦因数为
,整个装置放在磁感应强度B=0.8T的垂直斜面向上的匀强磁场中.当调节滑动变阻器R的阻值在什么范围内时,可使金属棒静止在框架上?(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,框架与棒的电阻不计,g=10m/s2)
正确答案
解析
解:当安培力较小,摩擦力方向向上时:
得:
当安培力较大,摩擦力方向向下时:
得:
答:滑动变阻器R的取值范围应为1.6Ω≤R≤4.8Ω
如图所示,通电直导线ab质量为m=0.2kg,水平地放置在倾角为θ=37°的光滑导轨上,导轨宽度为L=0.3m,通以图示方向的电流,电流大小为I=2A,要求导线ab静止在斜面上.
(1)若磁场的方向垂直斜面向上,画出导线ab受力示意图并求磁感应强度的大小.
(2)若磁场的方向竖直向上,则磁感应强度又是多大?
(3)若要求磁感应强度最小,则磁感应强度的方向如何?
正确答案
解析
解:(1)若要求磁感应强度最小,则一方面应使磁场方向与通电导线垂直,另一方向应调整磁场方向使与重力、支持力合力相平衡的安培力最小.
如右图,由力的矢量三角形法则讨论可知,当安培力方向与支持力垂直时,安培力最小,对应的磁感应强度最小,设其值为Bmin,则:BminIL=mgsinθ,
得:Bmin==2T.
根据左手定则知,该磁场方向垂直斜面向上.
(2)若磁场方向竖直向上,从a向b观察,导线受力情况如图所示.由平衡条件得:
在水平方向上:F-FNsinθ=0,
在竖直方向上:mg-FNcosθ=0,
其中F=BIL,联立可解得:B==2.5T.
(3)由(1)可知,磁场方向垂直于斜面向上
答:(1)若磁场的方向垂直斜面向上,导线ab受力示意图,磁感应强度的大小2T.
(2)若磁场的方向竖直向上,则磁感应强度是2.5T
(3)若要求磁感应强度最小,则磁感应强度的方向垂直于斜面向上
(2015秋•内江期末)如图所示的天平可用来测定磁感应强度.天平的右臂下面挂有一个矩形线圈,宽度为l,共N匝,线圈下端悬在匀强磁场中,磁场方向垂直纸面.当线圈中通有电流I(方向如图)时,在天平左、右两边加上质量各为m1、m2的砝码,天平平衡,当电流反向(大小不变)时,右边再加上质量为m的砝码后,天平重新平衡,由此可知( )
正确答案
解析
解:有题可知B的方向垂直纸面向里,开始线圈所受安培力的方向向上,电流方向相反,则安培力方向反向,变为竖直向下,相当于右边多了两倍的安培力大小,所以需要在左边加砝码.则有mg=2NBIL,所以B=.故ACD错误,B正确
故选:B
在匀强磁场中,有一根长1m的通电导线,导线中的电流为A,这根导线与磁场方向垂直时,所受的安培力为×10-2N,求
①磁感应强度的大小;
②2cm的导线所受到的安培力为2x10-4N,导线中的电流为多少?
③这根导线与磁场方向平行时,所受的安培力.
正确答案
解析
解:(1)磁感应强度的大小B=
故磁感应强度的大小为10-2T.
(2)I=
故导线中的电流大小为1A.
(3)若磁场的方向与导线方向平行,则安培力F=0.
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