- 安培力、左手定则
- 共6197题
医生在做手术时,需从血库里取血,为避免感染,都是利用电磁泵从血库里向外抽.如图为一个电磁泵的结构图,长方形导管的左右表面绝缘,上下表面为导体,管长为a,内壁高为b,宽为L,且内壁光滑.将导管放在垂直左右表面向右的匀强磁场中,由于充满导管的血浆中带有正负离子,将上下表面和电源接通,电路中会形成大小为I的电流,导管的前后两侧便会产生压强差p,从而将血浆抽出.其中v为血液流动方向.若血浆的电阻率为ρ,所加电源的电动势为E,内阻为r,匀强磁场的磁感应强度为B,则( )
正确答案
解析
解:
A、导体长度为b,横截面积为aL,由电阻定律可得此装置中血浆的等效电阻为:,故A正确.
BC、导体长度为a,故所受安培力为F=BIb,故B错误,C正确.
D、压强公式得可得:p=,故D正确.
故选:ACD.
如图所示,在磁感应强度为B,方向竖直向下的匀强磁场中,导体棒ab两个端点分别搭接在两个竖直放置的金属圆环上(金属圆环电阻不计、半径相等),圆环通过电刷分别与两导线c、d相接,c、d两导线的端点分别接在匝数比n1:n2=k的理想变压器原线圈两端,变压器副线圈接一滑动变阻器R0,导体棒ab长为l(电阻不计),绕与ab平行的水平轴(也是两圆环的中心轴)OO′以角速度ω匀速转动,使电路产生正弦式交变电流.如果变阻器的阻值为R时,通过电流表的电流为I,则求
(1)变阻器上消耗的功率P
(2)变压器原线圈两端的电压U1
(3)金属圆环的半径r.
正确答案
解析
解:(1)理想变压器的电流与匝数成反比,所以由I2=kI,变阻器上消耗的功率为:
P=I22R=(kI)2R=k2I2R
(2)副线圈的电压为U=I2R=kIR,根据理想变压器的电压与匝数成正比可知,变压器原线圈两端的电压为:U1=k2IR
(3)产生的最大电动势为E=
即:E=BωrL
联立解得:
答:(1)变阻器上消耗的功率P为k2I2R
(2)变压器原线圈两端的电压U1为k2IR
(3)金属圆环的半径r为
如图所示,光滑的平行导轨倾角为θ,处在竖直向下匀强磁场中,导轨中接入电动势为E、内电阻为r的直流电源,电路中除电阻R外其余电阻不计;将质量为m、长度为L的导体棒放在平行导轨上恰好能够处于静止状态,求磁感应强度B.
正确答案
解析
解:以导体棒为研究对象,对其受力分析如图所示,
可得:BIL=mgtanθ
I=
解得:B=
答:磁感应强度B=.
某研究性小组的同学们在探究安培力的大小和方向与哪些因素有关时,设计了以下两个实验.
实验一:利用如图所示的安培力演示器先探究影响安培力大小的因素.第一步,当通电导线长度和磁场一定,调节滑动变阻器的滑片改变电流,观察:指针发生偏转,且偏转角度随电流增大而增大.第二步,当通电电流和磁场一定,改变导线的长度,分别观察:指针发生偏转的角度随导线长度的增大而增大.第三步,当通电电流和导线长度一定,更换磁铁,再次分别观察:指针发生偏转的角度不同.
实验二:利用安培力演示器对安培力的方向进行对比探究.先后按照下表实验序号1、2、3的图例做实验,观察到的相关现象已分别记录在对应的图例下面的表格里.
(1)通过实验一的对比探究,可以得到影响安培力大小的因素有:______;且安培力大小与这些因素的定性关系是:______.
(2)通过实验二的对比探究,可以得到安培力的方向与______方向、______方向有关;且三者方向的关系是:当I⊥B时,______.
(3)通过实验一的对比探究,能否得出安培力大小的计算公式?______(填“能”或“不能”)通过实验二的对比探究,能否得出安培力方向的规律--左手定则?______(填“能”或“不能”)
正确答案
磁场、导线长度和通电电流
磁性越强(磁场越强),电流越大或直导线越长,安培力越大.
磁场
电流
F⊥I,F⊥B
不能
能
解析
解:(1)实验一中,通电直导线在安培力作用下使指针发生偏转,且偏转角度越大,说明导线所受安培力越大.当通电导线长度和磁场一定时,改变电流,偏转角度相应变化,说明安培力的大小与电流有关,偏转角度随电流增大而增大,进一步说明,电流越大,安培力越大;同理,可以得到影响安培力大小的因素还有磁场、导线长度,且磁性越强(磁场越强),直导线越长,安培力越大.
(2)实验二中:图例1与图例2对比,当磁场方向相同,改变电流方向时,安培力方向发生变化;图例2与图例3对比,当电流方向相同,改变磁场方向时,安培力方向发生变化.说明安培力的方向与磁场方向、电流方向都有关;当导线垂直放入磁场中,安培力不仅垂直电流的方向,也垂直磁场的方向.
(3)实验一是一个定性探究实验,不能得出安培力大小的计算公式.实验二则可以得出安培力方向的判定规律--左手定则;
故答案为:(1)磁场、导线长度和通电电流 磁性越强(磁场越强),电流越大或直导线越长,安培力越大.
(2)磁场 电流 F⊥I,F⊥B
(3)不能 能
如图所示,竖直悬挂的金属棒AB原来处于静止状态.金属棒CD棒竖直放置在水平磁场中,CD与AB通过导线连接组成回路,由于CD棒的运动,导致AB棒向右摆动,则CD棒的运动可能为( )
正确答案
解析
解:A、若CD棒水平向右运动或水平向左摆动,则运动方向与磁场方向平行,没有感应电流产生,则AB棒不会受安培力作用,不会运动,故AB错误;
C、若CD棒垂直纸面向里平动,由右手定则判断感应电流由A到B,由左手定则判断AB受力向左,则AB将向左摆动,与题干不符,故C错误;
D、若CD棒垂直纸面向外平动,由右手定则判断感应电流由B到A,由左手定则判断AB受力向右,则AB将向右摆动,故D正确;
故选:D.
扫码查看完整答案与解析