安培力常见问题

一 安培力问题的常见题型与方法一 安培力问题的常见题型与方法 通电导线处在磁场中 只要导线中的电流方向不与磁场方向相同或相反 总会受到磁场的安培力作通电导线处在磁场中 只要导线中的电流方向不与磁场方向相同或相反 总会受到磁场的安培力作 用 通电导线在安培力与其它力的共同作用下可处于平衡态 也可处于变速运动过程 用 通电导线在安培力与其它力的共同作用下可处于平衡态 也可处于变速运动过程 非匀强磁场中的安培力问题 多为定性分析问题 分析求解的关键是安培力方向的确定 分析求解非匀强磁场中的安培力问题 多为定性分析问题 分析求解的关键是安培力方向的确定 分析求解 的关键是导线所处位置的磁场方向的确定及大小辨析 匀强磁场中的安培力问题 多为定量计算问题 分的关键是导线所处位置的磁场方向的确定及大小辨析 匀强磁场中的安培力问题 多为定量计算问题 分 析求解的关键是安培力方向的确定 安培力大小的计算或列出安培力大小的表达式 在计算通电折线或曲析求解的关键是安培力方向的确定 安培力大小的计算或列出安培力大小的表达式 在计算通电折线或曲 线在匀强磁场中所受的安培力时 若导线平面与磁场平面垂直 可将其等效为长度等于折线或曲线在磁场线在匀强磁场中所受的安培力时 若导线平面与磁场平面垂直 可将其等效为长度等于折线或曲线在磁场 部分的端点距离的直导线 部分的端点距离的直导线 安培力问题 也常与电磁感应问题相结合 这类问题的关键 在于对感应电流方向的正确判断 安培力问题 也常与电磁感应问题相结合 这类问题的关键 在于对感应电流方向的正确判断 1 1 安培力大小及方向判断问题 安培力大小及方向判断问题 通电导体在磁场中所受安培力的方向既与电流方向垂直 又与磁场的磁感应强度方向垂直 也就是通电导体在磁场中所受安培力的方向既与电流方向垂直 又与磁场的磁感应强度方向垂直 也就是 说 安培力方向垂直于电流方向与磁感应强度方向所决定的平面 在电流方向与磁场方向垂直时 安培力说 安培力方向垂直于电流方向与磁感应强度方向所决定的平面 在电流方向与磁场方向垂直时 安培力 的大小为的大小为 安培力方向与电流方向 磁感应强度方向之间满足左手定则 已知通电导体中的电 安培力方向与电流方向 磁感应强度方向之间满足左手定则 已知通电导体中的电 流方向 磁场的磁感应强度方向 安培力方向中的任意两个方向 可由左手定则判断出另一个方向 流方向 磁场的磁感应强度方向 安培力方向中的任意两个方向 可由左手定则判断出另一个方向 1 1 如图 如图 1 1 所示 两根相互平行的长直导线分别通有方向相反的电流所示 两根相互平行的长直导线分别通有方向相反的电流I I1 1和和I I2 2 且 且 I I1 1 I I2 2 a a b b c c d d为导线某一横截面所在平面内的四点 且为导线某一横截面所在平面内的四点 且a a b b c c与两导线截面共线 与两导线截面共线 b b点在两导线点在两导线 之间 之间 b b d d的连线与导线所在的平面垂直 现将另一通电直导线分别放置在的连线与导线所在的平面垂直 现将另一通电直导线分别放置在a a b b c c d d并与原来的导线并与原来的导线 平行 则它所受安培力可能为零的位置是平行 则它所受安培力可能为零的位置是 A A a a点点 B B b b点点 C C c c点点 D D d d点点 解析 解析 a a b b c c d d各点的磁感应强度等于电流各点的磁感应强度等于电流I I1 1 I I2 2各自产生的磁场的磁感应强度的矢量和 通电各自产生的磁场的磁感应强度的矢量和 通电 直导线平行与两道线放置在直导线平行与两道线放置在a a b b c c d d个点时 其中的电流方向不可能与磁场方向相同或相反 若在某个点时 其中的电流方向不可能与磁场方向相同或相反 若在某 处是所受安培力为零 肯定是该处磁感应强度为零 磁感应强度为零处 两导线中的电流处是所受安培力为零 肯定是该处磁感应强度为零 磁感应强度为零处 两导线中的电流I I1 1和和I I2 2在该点在该点 的磁感应强度大小相等方向相反 由通电直导线磁场中的磁感线分布规律 安培定则和平行四边形定则知 的磁感应强度大小相等方向相反 由通电直导线磁场中的磁感线分布规律 安培定则和平行四边形定则知 b b d d两点合磁感应强度一定不为零 两电流在两点合磁感应强度一定不为零 两电流在a a c c两点的磁感应强度方向相反 又两点的磁感应强度方向相反 又I I1 1 I I2 2 因此 因此 a a点点 合磁感应强度不可能为零 合磁感应强度不可能为零 c c点合磁感应强度可能为零 因此 平行另一通电直导线平行放置在点合磁感应强度可能为零 因此 平行另一通电直导线平行放置在 c c 点时 点时 所受安培力可能为零 本题选所受安培力可能为零 本题选 C C 点评点评 本题也可通过判断另一通电直导线在各位置所受安培力的合力 进行分析判断 本题也可通过判断另一通电直导线在各位置所受安培力的合力 进行分析判断 变式练习变式练习 1 1 通电矩形导线框通电矩形导线框abcdabcd与无限长通电直导线与无限长通电直导线MNMN在同一平面内 电流的方向如图在同一平面内 电流的方向如图 2 2 所示 所示 abab边与边与MNMN平行 关于平行 关于MNMN的磁场对线框的作用 下列叙述正确的是的磁场对线框的作用 下列叙述正确的是 A A 线框有两条边所受的安培力方向相同 线框有两条边所受的安培力方向相同 B B 线框各边所中 不可能有两条边受的安培力大小相等 线框各边所中 不可能有两条边受的安培力大小相等 C C 线框所受安培力的合力朝左 线框所受安培力的合力朝左 D D 线框所受安培力的合力为零 线框所受安培力的合力为零 解析 由安培定则及直线电流的磁场分布规律可知 导线解析 由安培定则及直线电流的磁场分布规律可知 导线MNMN中的电流在其右方产生的磁场方向垂直中的电流在其右方产生的磁场方向垂直 纸面向里 但力导线越远处磁感强度越小 由左手定则可知线框纸面向里 但力导线越远处磁感强度越小 由左手定则可知线框abab cdcd边所受安培力方向分别向左 向边所受安培力方向分别向左 向 右 由公式右 由公式可知 线框可知 线框abab边所受的向左安培力大于边所受的向左安培力大于cdcd边所受的向右安培力 这两个力的合力边所受的向右安培力 这两个力的合力 向左 用力可判知 线框向左 用力可判知 线框bcbc adad边所受安培力方向分别向上 向下 这两边上离导线边所受安培力方向分别向上 向下 这两边上离导线MNMN距离相等的电流距离相等的电流 元处的磁感应强度相等 由此这两边所受安培力大小相等 这两个力的合力等于零 本题选元处的磁感应强度相等 由此这两边所受安培力大小相等 这两个力的合力等于零 本题选 C C 一 安培力作用下的平衡问题 例 1 如图 1 所示 在磁感应强度 B 1 0T 方向竖直向下的匀强磁场中 有一个与水 平面成角的导电滑轨 滑轨上放一个可以自由转动的金属杆 ab 已知接在滑轨中的电源电 动势 内阻不计 ab 杆长 L 0 5m 质量 m 0 2kg 杆与平行滑轨间的动摩擦因数 不计滑 轨与 ab 杆的电阻 取 求 接在滑轨上的变阻器 R 的阻值在什么范围内变 化时 可以使 ab 杆在滑轨上保持静止 1 1 共点力平衡问题 共点力平衡问题 通电导体在安培力及其它力的共同作用下处于静止状态或匀速运动状态 则安培力与其它力的合力通电导体在安培力及其它力的共同作用下处于静止状态或匀速运动状态 则安培力与其它力的合力 为零 可对受力导体运用共点力平衡条件分析求解 问题若涉及静摩擦力 应注意对静摩擦力方向的正确为零 可对受力导体运用共点力平衡条件分析求解 问题若涉及静摩擦力 应注意对静摩擦力方向的正确 判断 判断 例例 2 2 如图 如图 3 3 所示 电阻不计的平行金属导轨固定在一绝缘斜面上 两相同的金属导体棒所示 电阻不计的平行金属导轨固定在一绝缘斜面上 两相同的金属导体棒a a b b垂直垂直 于导轨静止放置 且与导轨接触良好 匀强磁场垂直穿过导轨平面 现用一平行于导轨的恒力于导轨静止放置 且与导轨接触良好 匀强磁场垂直穿过导轨平面 现用一平行于导轨的恒力F F作用在作用在a a 的中点 使其向上运动 若的中点 使其向上运动 若b b始终保持静止 则它所受摩擦力可能始终保持静止 则它所受摩擦力可能 A A 变为 变为 0 0 B B 先减小后不变 先减小后不变 C C 等于 等于F F D D 先增大再减小 先增大再减小 解析 解析 a a静止时 两导体棒与导轨回路中无电流 静止时 两导体棒与导轨回路中无电流 b b只受重力 支持力 静摩擦力作用而处于静止状只受重力 支持力 静摩擦力作用而处于静止状 态 由共点力平衡条件可知 此时的静摩擦力沿导轨向上 大小等于重力沿导轨向下的分力 态 由共点力平衡条件可知 此时的静摩擦力沿导轨向上 大小等于重力沿导轨向下的分力 a a在恒力在恒力F F 的作用下由静止向上加速运动后 由右手定则或楞次定律可知的作用下由静止向上加速运动后 由右手定则或楞次定律可知a a b b及导轨回路出现顺时针方向感应电流 及导轨回路出现顺时针方向感应电流 b b将再受到沿导轨向上的安培力作用 随将再受到沿导轨向上的安培力作用 随a a速度的增大 感应电动势增大 感应电流增大 速度的增大 感应电动势增大 感应电流增大 b b所受的向上所受的向上 的安培力增大 由共点力平衡条件可知 的安培力增大 由共点力平衡条件可知 b b受的向上的静摩擦力将逐渐减小 这一过程中受的向上的静摩擦力将逐渐减小 这一过程中a a还将受沿导轨还将受沿导轨 向下 逐渐增大的安培力作用 当此安培力增大到使向下 逐渐增大的安培力作用 当此安培力增大到使a a受力平衡后 受力平衡后 a a将向上匀速直线运动 回路中的电将向上匀速直线运动 回路中的电 流不再变化 流不再变化 b b受的安培力不再变化 所受静摩擦力亦不再变化 若受的安培力不再变化 所受静摩擦力亦不再变化 若a a匀速运动后 若匀速运动后 若b b所受的安培力恰所受的安培力恰 好等于重力沿导轨向下的分力 好等于重力沿导轨向下的分力 b b所受静摩擦力将变为零 本题选所受静摩擦力将变为零 本题选 ABAB 点评点评 静摩擦力的取值 在零与最大静摩擦力之间 静摩擦力的取值 在零与最大静摩擦力之间 例例 3 3 一条形磁铁放在水平桌面上 它的上方靠 一条形磁铁放在水平桌面上 它的上方靠S S极一侧吊挂一根与它垂直的导电棒 图极一侧吊挂一根与它垂直的导电棒 图 3 3 中只画出中只画出 此棒的截面图 并标出此棒中的电流是流向纸内的 在通电后磁铁仍静止在水平桌面 则相比于通电之前此棒的截面图 并标出此棒中的电流是流向纸内的 在通电后磁铁仍静止在水平桌面 则相比于通电之前 A A 磁铁对桌面的压力减小 磁铁对桌面的压力减小 B B 磁铁对桌面的压力增大 磁铁对桌面的压力增大 C C 磁铁受到向右的静摩擦力 磁铁受到向右的静摩擦力 D D 磁铁受到向左的静摩擦力 磁铁受到向左的静摩擦力 解析 由条形磁体磁场分布及左手定则可判知 通电导体棒受到斜向左下方的安培力 如图解析 由条形磁体磁场分布及左手定则可判知 通电导体棒受到斜向左下方的安培力 如图 4 4 所示 所示 由牛顿第三定律知 磁铁受到通电导体棒中电流的磁场的作用力应斜向右上方 对磁铁由共点力平衡条件由牛顿第三定律知 磁铁受到通电导体棒中电流的磁场的作用力应斜向右上方 对磁铁由共点力平衡条件 及牛顿第三定律可知 相比于通电前 磁铁对桌面的压力减小 磁铁受到向左的摩擦力 及牛顿第三定律可知 相比于通电前 磁铁对桌面的压力减小 磁铁受到向左的摩擦力 A A D D 正确 本正确 本 题选题选 ADAD 点评点评 此题也可通过判断条形磁铁受到电流的磁场的作用力 分析判断 此题也可通过判断条形磁铁受到电流的磁场的作用力 分析判断 变式练习变式练习 2 2 如图如图 5 5 所示 金属棒所示 金属棒MNMN两端由等长的轻质细线水平悬挂 处于竖直向上的匀强磁场两端由等长的轻质细线水平悬挂 处于竖直向上的匀强磁场 中 棒中通以由中 棒中通以由M M向向N N的电流 平衡时两悬线与竖直方向夹角均为的电流 平衡时两悬线与竖直方向夹角均为 如果仅改变下列某一个条件 如果仅改变下列某一个条件 角的相应变化情况是角的相应变化情况是 A A 棒中的电流变大 棒中的电流变大 角变大角变大 B B 两悬线等长变短 两悬线等长变短 角变小角变小 C C 金属棒质量变大 金属棒质量变大 角变大角变大 D D 磁感应强度变大 磁感应强度变大 角变小角变小 解析 以金属棒解析 以金属棒M M端截面表示金属棒 则金属棒所受重力端截面表示金属棒 则金属棒所受重力mgmg 两细线的总拉力 两细线的总拉力T T 安培力 安培力F F 如图 如图 6 6 所示 由于金属棒处于平衡态 对金属棒运用共点力平衡条件有 所示 由于金属棒处于平衡态 对金属棒运用共点力平衡条件有 设金属棒中通入的电流为 设金属棒中通入的电流为I I 金属棒在磁场中的长度为 金属棒在磁场中的长度为L L 磁场的磁感应强度为 磁场的磁感应强度为 B B 则安培力为 则安培力为 解得 解得 由此可知 由此可知 B B I I L L之一变大 其它量不变 之一变大 其它量不变 角变大 金属棒质量角变大 金属棒质量m m变大 其它量不变 变大 其它量不变 角变小 由于角变小 由于 角的大小与悬线长度无关 所以 悬线长角的大小与悬线长度无关 所以 悬线长 度变化不会引起度变化不会引起 角变化 本题选角变化 本题选 A A 二 安培力作用下的动力学问题 3 3 变速运动问题 变速运动问题 若通电导体所受安培力或安培力与其它力的合力不等于零且恒定 导体将做匀变速运动 若安培若通电导体所受安培力或安培力与其它力的合力不等于零且恒定 导体将做匀变速运动 若安培 力或安培力与其它力的合力不等于零但不恒定 导体做非匀变速运动 对于通电导体的匀变速运动过力或安培力与其它力的合力不等于零但不恒定 导体做非匀变速运动 对于通电导体的匀变速运动过 程 可运用牛顿第二定律及匀变速运动规律分析求解 也可运用动能定理或能量守恒定律分析求解 程 可运用牛顿第二定律及匀变速运动规律分析求解 也可运用动能定理或能量守恒定律分析求解 对于通电导体的非匀变速运动过程 只能运用动能定理或能量守恒定律分析求解 对于过程中的某个状态 对于通电导体的非匀变速运动过程 只能运用动能定理或能量守恒定律分析求解 对于过程中的某个状态 可运用牛顿第二定律分析求解 可运用牛顿第二定律分析求解 例例 4 4 电磁轨道炮工作原理如图 电磁轨道炮工作原理如图 4 4 所示 待发射弹体可在两平行轨道之间自由移动 并与轨道保持良所示 待发射弹体可在两平行轨道之间自由移动 并与轨道保持良 好接触 电流好接触 电流I I从一条轨道流入 通过导电弹体后从另一条轨道流回 轨道电流可形成在弹体处垂直于轨从一条轨道流入 通过导电弹体后从另一条轨道流回 轨道电流可形成在弹体处垂直于轨 道面得磁场 可视为匀强磁场 磁感应强度的大小与道面得磁场 可视为匀强磁场 磁感应强度的大小与I I成正比 通电的弹体在轨道上受到安培力的作用成正比 通电的弹体在轨道上受到安培力的作用 而高速射出 现欲使弹体的出射速度增加至原来的而高速射出 现欲使弹体的出射速度增加至原来的 2 2 倍 理论上可采用的方法是倍 理论上可采用的方法是 A A 只将轨道长度 只将轨道长度L L变为原来的变为原来的 2 2 倍倍 B B 只将电流 只将电流I I增加至原来的增加至原来的 2 2 倍倍 C C 只将弹体质量减至原来的一半 只将弹体质量减至原来的一半 D D 将弹体质量减至原来的一半 轨道长度 将弹体质量减至原来的一半 轨道长度L L变为原来的变为原来的 2 2 倍 其它量不变倍 其它量不变 解析 设导轨间距为解析 设导轨间距为d d 电流为 电流为I I 设想恒定 则 设想恒定 则B kIB kI 故安培力为 故安培力为 对弹体运动 对弹体运动 运用动能定理有 运用动能定理有 解得 解得 由此式可知 只将电流变为原来 由此式可知 只将电流变为原来 2 2 倍 或者倍 或者 将弹体质量减为原来的一半 同时将导轨长度增为原来的将弹体质量减为原来的一半 同时将导轨长度增为原来的 2 2 倍 可使出射速度变为原来的倍 可使出射速度变为原来的 2 2 倍 本题选倍 本题选 BDBD 点评点评 匀变速直线运动问题 若不涉及加速度挤时间 运用动能定理分析比较方便 匀变速直线运动问题 若不涉及加速度挤时间 运用动能定理分析比较方便 例例 5 5 如图 如图 5 5 所示 相距为所示 相距为L L的两条足够长的光滑金属导轨与水平面成的两条足够长的光滑金属导轨与水平面成 角 上端接有定值电阻角 上端接有定值电阻 R R 匀强磁场垂直导轨平面 磁感应强度为 匀强磁场垂直导轨平面 磁感应强度为B B 将质量为 将质量为m m的导体棒由静止释放 当速度达到的导体棒由静止释放 当速度达到v v时开始匀时开始匀 速运动 此时对导轨施加平行导轨向下的拉力并保持拉力的功率恒为速运动 此时对导轨施加平行导轨向下的拉力并保持拉力的功率恒为P P 导体棒最终以 导体棒最终以 2 2v v的速度匀速运的速度匀速运 动 导体棒始终与导轨垂直且接触良好 不计导轨和导体棒的电阻 重力加速度为动 导体棒始终与导轨垂直且接触良好 不计导轨和导体棒的电阻 重力加速度为g g 下列选项正确的是 下列选项正确的是 A A B B C C 当导体棒的速度达到 当导体棒的速度达到时 加速度大小为时 加速度大小为 D D 在速度到达 在速度到达 2 2v v以后的匀速运动过程中 以后的匀速运动过程中 R R上产生的焦耳热等于拉力做的功上产生的焦耳热等于拉力做的功 解析 导体棒下滑过程中 产生的感应电动势为解析 导体棒下滑过程中 产生的感应电动势为 它与导轨及电阻 它与导轨及电阻R R组成的闭合电路中组成的闭合电路中 的电流 即导体棒中的电流为的电流 即导体棒中的电流为 由楞次定律判断出榜中电流的方向 再由左手定则可判断出导体 由楞次定律判断出榜中电流的方向 再由左手定则可判断出导体 棒所受安培力棒所受安培力F F平行导轨向上 由安培力公式可知平行导轨向上 由安培力公式可知 解得 解得 当导体棒的速度 当导体棒的速度 为为时 由牛顿第二定律有 时 由牛顿第二定律有 当导体棒速度为 当导体棒速度为v v时 对导体棒由共点力时 对导体棒由共点力 平衡条件有 平衡条件有 解得 解得 C C 对 当导体棒速度为对 当导体棒速度为 2 2v v时 由共点时 由共点 力平衡条件有 力平衡条件有 此时 由瞬时功率公式有 此时 由瞬时功率公式有 代入 代入 解得 解得 A A 对对 B B 错 在速度到达错 在速度到达 2 2v v以后的匀速运动过程以后的匀速运动过程 中 由于导体棒动能不变 由能量守恒定律可知 拉力的功与重力的功之和等于中 由于导体棒动能不变 由能量守恒定律可知 拉力的功与重力的功之和等于R R上产生的焦耳热 上产生的焦耳热 D D 错 错 本题选本题选 ACAC 变式练习变式练习 如图如图 6 6 所示 两平行光滑金属导轨间的距离所示 两平行光滑金属导轨间的距离L L 0 400 40m m 金属导轨所在的平面与水平面 金属导轨所在的平面与水平面 夹角夹角 37 37 在导轨所在平面内 分布着磁感应强度 在导轨所在平面内 分布着磁感应强度B B 0 500 50T T 方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场 方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场 现把一个质量现把一个质量m m 0 040 04kgkg的导体棒的导体棒abab放在金属导轨上 并由静止释放 运动中导体棒与金属导轨垂直且放在金属导轨上 并由静止释放 运动中导体棒与金属导轨垂直且 接触良好 导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻接触良好 导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R Ro o 0 5 0 5 金属导轨电阻不计 金属导轨电阻不计 g g取取 1010 m sm s2 2 已知 已知 sinsin37 37 0 600 60 coscos37 37 0 800 80 导轨足够长 磁场区域足够大 求导体棒匀速运动时 导轨足够长 磁场区域足够大 求导体棒匀速运动时 1 1 速度的大小 速度的大小 2 2 重力的功率 重力的功率 3 3 感应电流的功率 感应电流的功率 解析 解析 1 1 导体棒匀速运动时 导体棒匀速运动时 代入数 代入数 据解得 据解得 2 2 重力的功率 重力的功率 代入数据解得 代入数据解得 W W 3 3 匀速运动时 重力做功使重力势能全部转化成了感应电流的能量 所以感应电流的功率 匀速运动时 重力做功使重力势能全部转化成了感应电流的能量 所以感应电流的功率P P2 2等于等于 重力的功率重力的功率P P1 1 即 即P P2 2 P P1 1 0 72W 0 72W 二 安培力在实际中的应用二 安培力在实际中的应用 一 安培力在电磁炮中的应用 一 安培力在电磁炮中的应用 电磁炮就是利用通电导体在磁场中受到安培力作用 安培力推动导体加速运动 最终电磁炮就是利用通电导体在磁场中受到安培力作用 安培力推动导体加速运动 最终 把导体以一定的速度发射出去的装置 关于电磁炮的考题 分析思路除了电磁规律外还要把导体以一定的速度发射出去的装置 关于电磁炮的考题 分析思路除了电磁规律外还要 综合应用动力学解题思路 如牛顿运动定律和运动学公式及功能观点等 综合应用动力学解题思路 如牛顿运动定律和运动学公式及功能观点等 例例 1 图图 1 所示是导轨式电磁炮实验装置示意图 两根平行长直金属导轨沿水平方向固定 所示是导轨式电磁炮实验装置示意图 两根平行长直金属导轨沿水平方向固定 其间安放金属滑块 即实验用弹丸 其间安放金属滑块 即实验用弹丸 滑块可沿导轨无摩擦滑行 且始终与导轨保持良好接 滑块可沿导轨无摩擦滑行 且始终与导轨保持良好接 触 电源提供的强大电流从一根导轨流入 经过滑块 再从另一根导轨流回电源 滑块被触 电源提供的强大电流从一根导轨流入 经过滑块 再从另一根导轨流回电源 滑块被 导轨中的电流形成的磁场推动而发射 在发射过程中 该磁场在滑块所在位置始终可以简导轨中的电流形成的磁场推动而发射 在发射过程中 该磁场在滑块所在位置始终可以简 化为匀强磁场 方向垂直纸面 其强度与电流的关系为化为匀强磁场 方向垂直纸面 其强度与电流的关系为 B kI 比例常数 比例常数 k 2 5 10 6T A 已知两导轨内侧间距 已知两导轨内侧间距 L 1 5cm 滑块的质量 滑块的质量 m 30g 滑块沿导轨滑行 滑块沿导轨滑行 5m 后获得后获得 的发射速度的发射速度 v 3 0km s 此过程视为匀加速运动 此过程视为匀加速运动 1 求发射过程中电源提供的电流 求发射过程中电源提供的电流 2 若电源输出的能量有 若电源输出的能量有 4 转化为滑块的动能 则发射过程中电源的输出功率和输转化为滑块的动能 则发射过程中电源的输出功率和输 出电压各是多大 出电压各是多大 解析 解析 1 由匀加速运动公式 由匀加速运动公式 ax2vv 2 0 2 t 得得 x2 v a 2 9 105m s2 由安培力公式 由安培力公式 和牛顿第二定律得和牛顿第二定律得 F IBL kI2L 又 又 maF 因此 因此 A105 8 kL ma I 5 2 滑块获得的动能是电源输出能量的 滑块获得的动能是电源输出能量的 4 即 即 2 mv 2 1 4tP 发射过程中电 发射过程中电 源供电时间为源供电时间为 s10 3 1 a v t 2 所需电源输出功率为 所需电源输出功率为 P W100 1 4t mv 2 1 9 2 由功 由功 率率 IUP 解得输出电压解得输出电压 V102 1 I P U 3 二 安培力在电磁泵中的应用 二 安培力在电磁泵中的应用 磁流体动力泵简称电磁泵是利用安培力做动力 来传输导电液体 如液态金属 血液磁流体动力泵简称电磁泵是利用安培力做动力 来传输导电液体 如液态金属 血液 等 的装置 此装置不需要动力组件 关于此装置的考题 分析思路是 先分析导电液体等 的装置 此装置不需要动力组件 关于此装置的考题 分析思路是 先分析导电液体 所受安培力 再分析此安培力产生的附加压强 正是此附加压强推动导电液体流动或象水所受安培力 再分析此安培力产生的附加压强 正是此附加压强推动导电液体流动或象水 泵一样把导电液体抽到高处 泵一样把导电液体抽到高处 例例 2 图图 2 所示是磁流体动力泵的示意图 已知磁流体动力泵是高为所示是磁流体动力泵的示意图 已知磁流体动力泵是高为 h 的矩形槽 左的矩形槽 左 右相对的两壁是导电的 它们之间的距离为右相对的两壁是导电的 它们之间的距离为 l 两导电壁加上电势差为 两导电壁加上电势差为 U 的电场 垂直于的电场 垂直于 纸面的前后两非导电壁间加上磁感应强度为纸面的前后两非导电壁间加上磁感应强度为 B 的匀强磁场 如图所示槽的下端与水银面接的匀强磁场 如图所示槽的下端与水银面接 触 上部与竖直的非导电管相连 已知水银的电阻率为触 上部与竖直的非导电管相连 已知水银的电阻率为 r 水银的密度为 水银的密度为 重力加速度为 重力加速度为 g 求 求 1 水银能上升的条件 水银能上升的条件 2 在第一问的条件下 求水银在非导电管中上升的高度 以上各量都是国际制单位 在第一问的条件下 求水银在非导电管中上升的高度 以上各量都是国际制单位 3 若用此装置测量磁感应强度的大小 如何提高测量精确度 若用此装置测量磁感应强度的大小 如何提高测量精确度 解析 解析 1 两导电壁间加上电势差时 水银中有电流通过 磁场对导电水银产生向 两导电壁间加