20xx教科版高中物理選修3-134磁場對運動電荷的作用——洛倫茲力同步精練1-資料下載頁
2024-11-28 18:21本頁面
【導讀】安培力作用下導體的平衡。如圖3－4－5所示，用兩根輕細金屬絲將質量為m、長為l的金屬棒ab懸掛在c、d兩。處，置于勻強磁場內．當棒中通以從a到b的電流I后，兩懸線偏離豎直方向θ角而處于平。衡狀態(tài)．為了使棒平衡在該位置上，所需的磁場的最小磁感應強度的大小、方向為(). 解析要求所加磁場的磁感應強度最小，應使棒平衡時所受的安培力有最小值．由于棒。的重力恒定，懸線拉力的方向不變，如圖所示，由畫出的力的三角形可知，安培力的最小值。為Fmin＝mgsinθ，即IlBmin＝mgsinθ，得Bmin＝mgIlsinθ，方向應平行于懸線向上．故選。對長直導線的靜摩擦力均達到最大值，已知B1∶B2＝3∶1，求斜面對長直導線的最大靜摩。安培力和牛頓第二定律的結合。據(jù)報道，最近已研制出一種可投入使用的電磁軌道炮，其原理如圖3－4－7所示．炮彈。炮彈在兩導軌間做勻加速運動，因而v2＝2aL③。題組一通電導線在磁場中的平衡
【正文】 導軌間的動摩擦因數(shù) μ＝ ， 電源的電動勢 E＝ 10 V、內阻 r＝ Ω ， 導軌的電阻及 ab棒的電阻均不計 ． 要想 ab棒處于靜止狀態(tài) ， R應在哪個范圍內 取值？ (g取 10 m/s2) 答案 見解析 解析 依據(jù)物體的平衡條件可得 ， ab棒恰不右滑時： G－ μmg－ BI1L＝ 0 ab棒恰不左滑時： G＋ μmg－ BI2L＝ 0 依據(jù)閉合電路歐姆定律可得： E＝ I1(R1＋ r) E＝ I2(R2＋ r) 由以上各式代入數(shù)據(jù)可解得： R1＝ Ω ， R2＝ Ω 所以 R的取值范圍為： 1． 9 Ω ≤ R≤ Ω . 題組二 安培力與牛頓運動定律的綜合應用 圖 3－ 4－ 16 9． 如圖 3－ 4－ 16 所示 ， 在同一水平面的兩導軌相互平行 ， 并處在豎直向上的勻強磁場中 ， 磁感應強度為 T， 一根質量為 kg， 有效長度為 2 m的金屬棒放在導軌上 ， 當金屬棒中的電流為 5 A時 ， 金屬棒做勻速直線運動；當金屬棒中的電流突然增大為 8 A時 ， 求金屬棒能獲得的加速度的大小 ． 答案 2 m/s2 解析 當金屬棒中的電流為 5 A時 ， 金屬棒做勻速運動 ， 有 I1BL＝ f① 當金屬棒中的電流為 8 A時 ， 金屬棒能獲得的加速度為 a， 則 I2BL－ f＝ ma② 聯(lián)立 ①② 解得 a＝ BL（ I2－ I1）m ＝ 2 m/s2 10. 圖 3－ 4－ 17 如圖 3－ 4－ 17 所示 ， 水平放置的光滑的金屬導軌 M、 N， 平行地置于勻強 磁場中 ， 間距為 d， 金屬棒 ab的質量為 m， 電阻為 r， 放在導軌上且與導軌垂直 ． 磁場的磁感應強度大小為 B， 方向與導軌平面成夾角 α且與金屬棒 ab垂直 ， 定值電阻為 R， 導軌電阻不計 ． 當電鍵閉合的瞬間 ， 測得棒 ab的加速度大小為 a， 則電源電動勢為多大？ 答案 E＝ ma（ R＋ r）Bdsin α 解析 畫出導體棒 ab受力的截面圖 ， 如右圖所示 ， 導體棒 ab所受安培力： F＝ BId， 由牛頓第二定律得： Fsin α ＝ ma， 導體棒 ab中的電流：I＝ ER＋ r， 得 E＝ ma（ R＋ r）Bdsin α .
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