高中物理第5章磁場與回旋加速器探究安培力學案滬科版選修3-1(參考版)
2024-11-23 23:11本頁面
【正文】 IL ＝ 10 331 T≈ T. (2)ab 棒對導軌的壓力為： N′＝ N＝ mgcos 60176。＝ BILcos 60176。＝ ( 2＋1)ILB，方向沿紙面向上． 11．如圖 8 所示，傾斜導軌寬為 L，與水平面成 α角，處在方向豎直向上、磁感應(yīng)強度為 B的勻強磁場中，金屬桿 ab 水平放在導軌上．當回路電流強度為 I 時，金屬桿 ab 所受安培力F( ) 圖 8 A．方向垂直 ab 桿沿斜面向上 B．方向垂直 ab 桿水平向右 C． F＝ BILcos α D． F＝ BILsin α 答案 B 解析 由題圖知電流方向由 b→a 且與磁場方向垂直，根據(jù)左手定則 可知安培力水平向右，由安培力計算公式可得 F＝ BIL，故選 B. 題組四 導線在安培力作用下的平衡問題 9 所示，用兩根輕細懸線將質(zhì)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(nèi)．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(yīng)強度的大小、方向為 ( ) 圖 9 tan θ，豎直向上 tan θ，豎 直向下 sin θ，平行懸線向下 sin θ，平行懸線向上 答案 D 解析 要求所加磁場的磁感應(yīng)強度最小，應(yīng)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，由畫出的力的三角形可知，安培力的最小值為 Fmin＝ mgsin θ，即 IlBmin＝ mgsin θ，得 Bmin＝ mgIl sin θ，方向應(yīng)平行于懸線向上．故選 D. 13．質(zhì)量為 m 的金屬細桿置于傾角為 θ 的導軌上，導軌的寬度為 d，桿與導軌間的動 摩擦因數(shù)為 μ，有電流通過桿，桿恰好靜止于導軌上，在如圖所示的 A、 B、 C、D 四個選項中，桿與導軌的摩擦力一定不為零的是 ( ) 答案 CD 解析 選項 A 中，通電細桿可能受重力、安培力、導軌的彈力作用處于靜止狀態(tài)，如圖所示，所以桿與導軌間的摩擦力可能為零．當安培力變大或變小時，細桿有上滑或下滑的趨勢，于是有靜摩擦力產(chǎn)生． 選項 B 中，通電細桿可能受重力、安培力作用處于靜止狀態(tài)，如圖所示，所以桿與導軌間的 摩擦力可能為零．當安培力減小時，細桿受到導軌的彈力和沿導軌向上的靜摩擦力，也可能處于靜止狀態(tài)． 選項 C 和 D 中，通電細桿受重力、安培力、導軌彈力作用具有下滑趨勢，故一定受到沿導軌向上的靜摩擦力，如圖所示，所以桿與導軌間的摩擦力一定不為零． U 形導軌 NMPQ，它們之間的寬度為 L， M 和 P 之間接入電動勢為 E 的電源 (不計內(nèi)阻 )．現(xiàn)垂直于導軌擱一根質(zhì)量為 m、電阻為 R 的金屬棒 ab，并加 一個范圍較大的勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小為 B，方向與水平面夾角為 θ 且指向右上方，如圖10 所示，問： 圖 10 (1)當 ab 棒靜止時，受到的支持力和摩擦力各為多少？ (2)若 B 的大小和方向均能改變，則要使 ab 棒所受支持力為零， B 的大小至少為多少？此時B 的方向如何？ 答案 (1)mg－ BLEcos θR BLEsin θR (2)mgREL 方向水平向右 解析 從 b 向 a 看側(cè)視圖如圖所示． (1)水平 方向： f＝ Fsin θ① 豎直方向： N＋ Fcos θ＝ mg② 又 F＝ BIL＝ BERL③ 聯(lián)立 ①②③ 得： N＝ mg－ BLEcos θR ， f＝ BLEsin θR . (2)要使 ab 棒受到的支持力為零，且讓磁場最小，可知安培力豎直向上，則有 F′＝ mg Bmin＝ mgREL ，根據(jù)左手定則判定磁場方向水平向右． 11 所示，在與水平方向夾角為 60176。＝ N. 題組一 對安培力方向的判定 1．下面的四個圖顯示了磁場對通電直導線的作用力，其中正確的是 ( ) 答案 C 2．關(guān)于通電導線所受安培力 F 的方向、磁感應(yīng)強度 B的方向和電流 I 的方向之間的關(guān)系，下列說法正確的是 ( )
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