题目内容
12.如图所示,两平行光滑金属导轨MN、PQ间距为L,与电动势为E、内阻不计的电源相连.质量为m、电阻为R的金属棒ab垂直于导轨放置构成闭合回路,回路平面与水平面的夹角为θ,其余电阻不计.为使ab棒静止,需在空间施加一匀强磁场,其磁感强度的最小值及方向分别为( )A. | $\frac{mgR}{El}$,水平向右 | B. | $\frac{mgRcosθ}{El}$,垂直于回路平面向上 | ||
C. | $\frac{mgRtanθ}{El}$,竖直向下 | D. | $\frac{mgRsinθ}{El}$,垂直于回路平面向下 |
分析 导体棒受重力、支持力和安培力,三力平衡,当安培力沿斜面向上时,安培力最小,此时根据安培力公式计算出的磁感应强度即为最小值
解答 解:对导体棒受力分析,受重力、支持力和安培力,如图所示:
从图象可以看出,当安培力沿斜面向上时,安培力最小;
故安培力的最小值为:FA=mgsinθ,故磁感应强度的最小值为:
B=$\frac{{F}_{A}}{IL}$=$\frac{mgsinθ}{IL}$
根据欧姆定律,有:
E=I(R+r)
故有:B=$\frac{mgRsinθ}{EL}$
根据左手定则,磁场方向垂直平面向下;
故选:D
点评 本题是三力平衡中动态分析问题,即其中第一个力大小和方向都不变,第二个力方向不变,大小可变,则当地三个力与第二个力垂直时,第三个力取最小值;同时要结合欧姆定律、安培力公式列式求解
练习册系列答案
相关题目
20.如图所示,在粗糙、绝缘的斜面上端固定一点电荷Q,在M点无初速度的释放带有恒定电荷的小物块,小物块在Q的电场中沿斜面运动到N点静止.则从M到N的过程中( )
A. | 小物块的电势能可能增加 | |
B. | 小物块所受的电场力减小 | |
C. | 小物块电势能变化量的值一定小于它克服摩擦力做功的值 | |
D. | M点的电势一定高于N点的电势 |
17.在如图所示电路中,电源电动势为12V,电源内阻为1.0Ω,电路中的电阻R0为1.5Ω,小型直流电动机M的内阻为0.5Ω,电流表内阻不计.闭合开关S后,电动机转动,电流表的示数为2.0A.则以下判断中错误的是( )
A. | 电源输出功率为20W | B. | 电动机两端的电压为1.0V | ||
C. | 电动机的热功率为2.0W | D. | 电动机输出的机械功率为12W |