题目内容
10.(1)若棒中通有I1=1.0A的向左的电流,求此时金属棒受到的安培力F1的大小;
(2)改变通过金属棒的电流大小,若细线拉力恰好为零,求此时棒中通有电流I2的大小.
(3)现要使安培力F′的大小变为0.2N时,使金属棒依然呈水平静止状态,金属棒长L=0.50m不变.磁感应强度的大小B′和通过金属棒的电流大小I′应满足什么条件?此时两条细线的总拉力可能为多大?(此问只要求写出最后结果,不要求计算过程)
分析 (1)根据安培力大小公式,即可求解.
(2)当细线拉力为零,则说明安培力与重力相等,因此由安培力大小公式可确定通电电流的大小.
(3)利用F=BIL即可求得BI间的关系,利用共点力平衡即可求得细线的拉力
解答 解:(1)此时金属棒受到的安培力大小为:
F=BIL=0.2×1×0.5N=0.1N
(2)悬线拉力恰好为零,金属棒沿竖直方向受重力和安培力,由金属棒静止可知安培力为:F?=mg
所以此时金属棒中的电流为:I?=$\frac{F}{BL}=\frac{mg}{BL}=2A$
(3)依据F′=B′I′L可得:$B′I′=\frac{F}{L}=0.4T•A$
细线的拉力可能为0,或4N
答:(1)若棒中通有I=2.0A的向左的电流,求此时金属棒受到的安培力F的大小0.1N;
(2)改变通过金属棒的电流大小,若细线拉力恰好为零,求此时棒中通有电流的大小2A.
(3)磁感应强度的大小B′和通过金属棒的电流大小I′应满足B′I′=0.4T•A,此时两条细线的总拉力可能为0或4N
点评 本题比较简单,借助于物体平衡,考查了有关安培力的大小和方向问题,要熟练应用左手定则判断安培力的方向,同时熟练应用公式F=BIL进行有关计算.
练习册系列答案
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1.
如图所示,在圆形区域内,存在垂直纸面向外的匀强磁场,ab是圆的一条直径.一带电粒子从α点射入磁场,速度大小为2v、方向与ab成30°角时恰好从b点飞出磁场,粒子在磁场中运动的时间为t;若仅将速度大小改为v,粒子仍从a点射入磁场,则粒子在磁场中运动的时间为(不计带电粒子所受重力)( )
| A. | 3t | B. | $\frac{3t}{2}$ | C. | $\frac{t}{2}$ | D. | 2t |
5.
如图所示,在真空中匀强电场的方向竖直向下,匀强磁场的方向垂直纸面向里,三个油滴a、b、c带有等量同种电荷,其中a静止,b向右做匀速运动,c向左匀速运动,比较它们的重力Ga、Gb、Gc的大小关系,正确的是( )
| A. | Ga最大 | B. | Gc最大 | C. | Ga最小 | D. | Gb最小 |
2.
如图甲所示,一正方形金属线框位于有界匀强磁场区域内,线框的右边紧贴着磁场边界,t=O时刻对线框施加一水平向右的外力F,让线框从静止开始做匀加速直线运动,在t0时刻穿出磁场;图乙为外力F随时间变化的图象,若线框质量为m,电阻为R,图象中的F0、t0 也为已知量,由此可知( )
| A. | 匀强磁场的磁感应强度B=$\sqrt{\frac{{2{m^3}R}}{F_0^2t_0^5}}$ | |
| B. | 线框穿出磁场时的速度v=$\frac{{{F_0}{t_0}}}{m}$ | |
| C. | 线框穿出磁场过程中,金属线框产生感应电动势的平均值为$\overline E=\sqrt{\frac{{F_0^2{t_0}R}}{2m}}$ | |
| D. | 线框穿出磁场过程中,安培力所做的功为W=$\frac{F_0^2t_0^2}{2m}$ |