题目内容

5.已知空间中某处存在一竖直方向的匀强磁场,某同学为了测量其大小,在此空间中水平放置一长为L质量为m的导线,当导线通以M到N且大小为I的电流时,发现达到平衡时悬线发生倾斜,通过测量该偏角为θ,重力加速度为g,则根据已知条件,试回答下列问题:
(1)每根悬线的拉力为多大?
(2)磁感应强度的大小及方向为多少?

分析 两根绳子的拉力是均分的,合力与安培力和重力平衡,以导体棒为研究对象,正确受力分析,根据平衡状态列方程即可正确解答.

解答 解:对导体棒受力分析
导体棒处于平衡状态,设每根绳子拉力为T,因此有:
2Tcosθ=mg                ①
2Tsinθ=F=BIL             ②
联立①②解得:T=$\frac{mg}{2cosθ}$,
B=$\frac{mg}{IL}$tanθ,磁场方向竖直向上    
答:(1)每根悬线的拉力为$\frac{mg}{2cosθ}$;
(2)磁感应强度的大小为$\frac{mg}{IL}$tanθ,磁场方向竖直向上.

点评 该题结合安培力考查物体的平衡问题,正确受力分析使问题更加简单易懂.

练习册系列答案
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17.用如图甲所示装置做“探究物体的加速度跟力的关系”的实验.实验时保持小车的质量M(含车中的钩码)不变,用在绳的下端挂的钩码总重力mg作为小车受到的合力,用打点计时器和小车后端拖动的纸带测出小车运动的加速度.

(1)实验时绳的下端先不挂钩码,反复调整垫木的左右位置,直到小车做匀速直线运动,这样做的目的是平衡摩擦力.
(2)图乙为实验中打出的一条纸带的一部分,从比较清晰的点迹起,在纸带上标出了连续的5个计数点A、B、C、D、E,相邻两个计数点之间都有4个点迹没有标出,测出各计数点到A点之间的距离,如图乙所示.已知打点计时器接在频率为50Hz的交流电源两端,则此次实验中小车运动的加速度的测量值a=1.0m/s2.(结果保留两位有效数字)
(3)通过增加绳的下端挂的钩码的个数来改变小车所受的拉力F,得到小车的加速度a与拉力F的数据,画出a-F图线后,发现当F较大时,图线发生了如图丙所示的弯曲.该同学经过思考后将实验方案改变为:将小车中的钩码挂在绳的下端来增加钩码的个数和外力.那么关于该同学的修正方案,下列说法正确的是AD.(写选项字母)
A.可以避免a-F图线的末端发生弯曲
B.要避免a-F图线的末端发生弯曲的条件是M≥m
C.画出的a-F图线的斜率为$\frac{1}{M}$
D.画出的a-F图线的斜率为$\frac{1}{M+m}$.

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