题目内容

(2012?上海模拟)如图所示,倾角为α的斜面上放有一通电的矩形线圈,电流方向沿adcba,线圈的ad边和bc边处于水平方向,若整个装置放在一个磁感强度方向竖直向上的匀强磁场之中,线圈处于平衡状态,那么下列说法中正确的有(  )
分析:根据左手定则判断出线圈各边所受的安培力方向,分析安培力相对于线圈中心的力矩方向,判断线圈ad边和bc边所受斜面的支持力大小.根据线圈受力平衡,分析线圈所受斜面摩擦力的合力方向.
解答:解:A、根据左手定则判断,ad所受的安培力方向向里,bc边所受的安培力向外,cd与ab两边所受的安培力大小相等、方向相反,相互抵消,则线圈所受的安培力相对于线圈中心的力矩方向为顺时针方向(从右向左看),则知线圈ad边所受斜面支持力比bc边大.故A正确.
B、由于ab边和cd边与磁场不垂直,必定受到磁场力作用.故B错误.
C、若以ad边为转动轴,cd边的安培力力矩不为零,则线圈受到的磁场力的力矩不为零.故C错误.
D、对线圈,分析受力如图,线圈受到重力mg、支持力的合力N、摩擦力的合力f、ad所受的安培力Fad和bc所受的安培力Fbc,且Fad=Fbc,如图(从右向左看)根据共点力平衡条件可知,线圈所受斜面摩擦力的合力沿斜面向上.故D正确.
故选AD
点评:本题是共点力平衡和力矩平衡综合应用的问题,分析受力情况,特别是判断安培力的方向是关键.
练习册系列答案
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(2012?上海模拟)如图(甲)所示,两个水平和倾斜光滑直导轨都通过光滑圆弧对接而成,相互平行放置,两导轨相距L=lm,倾斜导轨与水平面成θ=300角,倾斜导轨的下面部分处在一垂直斜面的匀强磁场区I中,I区中磁场的磁感应强度B1随时间变化的规律如图(乙)所示垂直斜面向上为正值,图中t1、t2未知.水平导轨足够长,其左端接有理想灵敏电流计G(内阻不计)和定值电阻R=3Ω,水平导轨处在一竖直向上的匀强磁场区Ⅱ中,Ⅱ区中的磁场恒定不变,磁感应强度大小为B2=1T,在t=0时刻,从斜轨上磁场I区外某处垂直于导轨水平静止释放一金属棒ab,棒的质量m=0.l kg,棒的电阻r=2Ω,棒下滑时与导轨保持良好接触,设棒通过光滑圆弧前后速度大小不变,导轨的电阻不计.若棒在斜面上向下滑动的整个过程中,灵敏电流计指针稳定时显示的电流大小相等,t2时刻进入水平轨道,立刻对棒施一平行于框架平面沿水平且与杆垂直的外力.(g取10m/s2)求:
(1)ab棒进入磁场区I时速度V的大小;(2)磁场区I在沿斜轨方向上的宽度d;
(3)棒从开始运动到刚好进入水平轨道这段时间内ab棒上产生的热量Q;
(4)若棒在t2时刻进入水平导轨后,电流计G的电流I随时间t变化的关系如图(丙)所示(而未知),已知t2到t3的时间为0.5s,t3到t4的时间为1s,请在图(丁)中作出t2到t4时间内外力大小F随时间t变化的函数图象.(从上向下看逆时针方向为电流正方向)

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