- 安培力、左手定则
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关于通电直导线在匀强磁场中所受的安培力,下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、根据左手定则可知,安培力方向与磁场和电流组成的平面垂直,即与电流和磁场方向都垂直,故A正确,D错误;
B、通电直导线与磁场平行时,一定不受到安培力的作用,故B错误;
C、磁场与电流不垂直时,安培力的大小为F=BILsinθ,则安培力的大小与通电导线和磁场方向的夹角有关,故C错误
故选:A
如图所示,在竖直向下的匀强磁场中有两根竖直放置的平行粗糙导轨CD、EF,导轨上放有一金属棒MN.现从t=0时刻起,给金属棒通以图示方向的电流且电流强度与时间成正比,即I=kt,其中k为常量,金属棒与导轨始终垂直且接触良好.下列关于金属棒的速度v、加速度a随时间t变化的图象可能正确的是( )
正确答案
解析
解:故AB错误;
C、当从t=0时刻起,金属棒通以I=kt,则由左手定则可知,安培力方向垂直纸面向里,使其紧压导轨,则导致棒在运动过程中,所受到的摩擦力增大,所以加速度在减小,由于速度与加速度方向相同,则做加速度减小的加速运动.
当滑动摩擦力等于重力时,加速度为零,则速度达到最大,其动能也最大.
当安培力继续增大时,导致加速度方向竖直向上,则出现加速度与速度方向相反,因此做加速度增大的减速运动.
而速度与时间的图象的斜率表示加速度的大小,故C错误,D正确;
A、在下滑过程中,f=μN 而N=BIL=BLkt 由牛顿第二定律得:mg-μBLKt=ma,因此a=g-t,由于做加速度先减小的加速运动,后做加速度增大的减速运动,故AB错误;
故选:D
如图所示,一根质量为40g、长为0.5m的细铜棒MN用两等长的细线水平地悬吊在磁感应强度为0.2T的匀强磁场中,磁场方向垂直于纸面水平向里.(g=10N/kg)
(1)细线的张力为零,棒中的电流什么方向?大小是多少?
(2)如果电流大小不变,将磁场方向变为竖直向上,则细线的张力是多大?细线与竖直方向的夹角是多大?
正确答案
解析
解:(1)当细线的张力为零,则铜棒受重力和安培力处于平衡,
有:mg=BIL,
解得I=.
根据左手定则知,棒中电流的方向由M指向N,
(2)将磁场方向变为竖直向上,则安培力的方向垂直纸面向外,根据平行四边形定则知:
T=.
根据tanθ=,
解得:θ=45°.
答:(1)棒中的电流方向为M指向N,大小为4A.
(2)细线的张力大小为0.4N,细线与竖直方向的夹角是45°.
在B=2T的匀强磁场中放一根与磁场方向垂直、长度为0.8m的通电直导线,导线中的电流为5A,求:
(1)导线受到的磁场力方向是与电流方向平行还是垂直?
(2)磁场力的大小是多少?
正确答案
解析
解:(1)长度为0.8m的通电直导线,垂直放置于匀强磁场,通入电流为5A,
则由左手定则可确定安培力的方向是与电流方向垂直.
由公式可得安培力的大小为F=BIL=2×5×0.8N=8N
答:(1)垂直
(2)安培力的大小为8N.
质量为m的金属导体棒置于倾角为θ的导轨上,棒与导轨间的动摩擦因数为μ,当导体棒通以垂直纸面向里的电流时,恰能在导轨上静止,如图所示的四个图中,标出了四种可能的匀强磁场方向,其中棒与导轨间的摩擦力可能为零的是( )
正确答案
解析
解:A、棒受重力、竖直向上的安培力,若重力与安培力相等,则二力平衡,则不受摩擦力.故A正确.
B、杆子受重力、垂直于斜面向下的安培力、支持力,要想处于平衡,一定受摩擦力.故B错误;
C、杆子受重力、水平向左的安培力,支持力,三个力不可能平衡,必须受摩擦力才有可能平衡.故C错误.
D、杆子受重力、沿斜面向上的安培力,支持力,若安培力大小等于重力沿斜面向下的分力,则有可能平衡.故D正确.
故选:AD.
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