安培力作用下物体的平衡

1、 1 1、20122012年济宁模拟年济宁模拟) )粗细均匀的直导线粗细均匀的直导线abab的两端悬挂在两的两端悬挂在两根相同的弹簧下边，根相同的弹簧下边，abab恰好处在水平位置恰好处在水平位置( (如图所示如图所示) )已已知知abab的质量为的质量为m m10 g10 g，长度，长度L L60 cm60 cm，沿水平方向与，沿水平方向与abab垂垂直的匀强磁场的磁感应强度直的匀强磁场的磁感应强度B B0.4 T.0.4 T. (1)(1)要使两根弹簧能处在自然状态，既不被拉长，也不被压要使两根弹簧能处在自然状态，既不被拉长，也不被压缩，缩，abab中应沿什么方向、通过多大的电流？中应沿什

2、么方向、通过多大的电流？ (2)(2)当导线中有方向从当导线中有方向从a a到到b b、大小为、大小为0.2 A0.2 A的电流通过时，的电流通过时，两根弹簧均被拉长了两根弹簧均被拉长了x x1 mm1 mm，求该弹簧的劲度系数，求该弹簧的劲度系数 (3)(3)当导线中由当导线中由b b到到a a方向通过方向通过0.2 A0.2 A的电流时两根弹簧被拉的电流时两根弹簧被拉长多少？长多少？( (取取g g9.6 m/s9.6 m/s2 29.6 N/kg)9.6 N/kg)ab答案：答案：(1)由由a到到b0.4 A(2)24 N/m(3)3 mm 如图所示，金属棒如图所示，金属棒MNMN两端由

3、等长的轻质细线水平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，棒中通以由悬挂，处于竖直向上的匀强磁场中，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，角的相应变化情角的相应变化情况是况是 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【答案】：A 2 2、(2012(2012浙江省金华联考浙江省金华联考) )如图如图

4、8 81 12626所示，所示，在倾角为在倾角为的光滑斜面上，垂直纸面放置一根长的光滑斜面上，垂直纸面放置一根长为为L L，质量为，质量为m m的直导体棒当导体棒中的电流的直导体棒当导体棒中的电流I I垂垂直纸面向里时，欲使导体棒静止在斜面上，可将直纸面向里时，欲使导体棒静止在斜面上，可将导体棒置于匀强磁场中，当外加匀强磁场的磁感导体棒置于匀强磁场中，当外加匀强磁场的磁感应强度应强度B B的方向在纸面内由竖直向上沿逆时针转至的方向在纸面内由竖直向上沿逆时针转至水平向左的过程中，下列关于水平向左的过程中，下列关于B B的大小变化的说法的大小变化的说法中，正确的是中，正确的是( () ) A A逐

5、渐增大逐渐增大 B B逐渐减小逐渐减小 C C先减小后增大先减小后增大 D D先增大后减小先增大后减小C3 3、在倾斜角为、在倾斜角为的光滑斜面上的光滑斜面上, ,置置一通有电流一通有电流I,I,长为长为L,L,质质 量为量为m m的导的导 体棒，如图所示体棒，如图所示, ,在竖直向上的磁在竖直向上的磁场中静止，则磁感应强度场中静止，则磁感应强度B B为为 _._. FBNmg4 4如图所示，在倾角为如图所示，在倾角为3737的光滑斜面上有一根长为的光滑斜面上有一根长为0.4 m0.4 m，质量为质量为6 610102 2 kg kg的通电直导线，电流强度的通电直导线，电流强度I I1 A1

6、A，方向垂直，方向垂直于纸面向外，导线用平行于斜面的轻绳拴住不动，整个装置放于纸面向外，导线用平行于斜面的轻绳拴住不动，整个装置放在磁感应强度每秒增加在磁感应强度每秒增加0.4 T0.4 T，方向竖直向上的磁场中设，方向竖直向上的磁场中设t t0 0时，时，B B0 0，则需要多长时间，斜面对导线的支持力为零？此时，则需要多长时间，斜面对导线的支持力为零？此时绳的拉力？绳的拉力？ ( (g g取取10 m/s10 m/s2 2) )拓：电流仅反向、经多长时间绳的拓：电流仅反向、经多长时间绳的拉力为零？拉力为零？( (g g取取10 m/s10 m/s2 2) ) 5 5、(2012(2012北

7、京东城区检测北京东城区检测) )如图如图8 81 12828所示，所示，在倾角为在倾角为3030的斜面上，固定一宽的斜面上，固定一宽L L0.25 m0.25 m的平行金属导轨，在导轨上端接入电源和滑动变的平行金属导轨，在导轨上端接入电源和滑动变阻器阻器R R. .电源电动势电源电动势E E12 V12 V，内阻，内阻r r1 1 ，一质，一质量量m m20 g20 g的金属棒的金属棒abab与两导轨垂直并接触良与两导轨垂直并接触良好整个装置处于磁感应强度好整个装置处于磁感应强度B B0.80 T0.80 T、垂直于、垂直于斜面向上的匀强磁场中斜面向上的匀强磁场中( (导轨与金属棒的电阻不导轨

8、与金属棒的电阻不计计) )金属导轨是光滑的，取金属导轨是光滑的，取g g10 m/s10 m/s2 2，要保持，要保持金属棒在导轨上静止，求：金属棒在导轨上静止，求： (1)(1)金属棒所受到的安培力大小；金属棒所受到的安培力大小； (2)(2)通过金属棒的电流；通过金属棒的电流； (3)(3)滑动变阻器滑动变阻器R R接入电路中的阻值接入电路中的阻值 6 6、如图所示，光滑导轨与水平面成如图所示，光滑导轨与水平面成角，角，导轨宽导轨宽L L。匀强磁场磁感应强度为。匀强磁场磁感应强度为B B。金属杆。金属杆长也为长也为L L ，质量为，质量为m m，水平放在导轨上。当回，水平放在导轨上。当回路

9、总电流为路总电流为I I1 1时，金属杆正好能静止。求：时，金属杆正好能静止。求： B B至少多大？这时至少多大？这时B B的方向如何？的方向如何？ (2)(2)欲使棒静止在斜面上且对斜面无压力，外欲使棒静止在斜面上且对斜面无压力，外加匀强磁场的磁感应强度加匀强磁场的磁感应强度B B的大小和方向？的大小和方向？ 7 7、(2012(2012辽宁联考辽宁联考) )如图如图8 81 12929所示，所示，PQPQ和和EFEF为水平放置的平行金属导轨，间距为为水平放置的平行金属导轨，间距为L L1.0 m1.0 m，导体棒导体棒abab跨放在导轨上，棒的质量为跨放在导轨上，棒的质量为m m20 g2

10、0 g，棒，棒的中点用细绳经轻滑轮与物体的中点用细绳经轻滑轮与物体c c相连，物体相连，物体c c的质的质量量M M30 g30 g在垂直导轨平面方向存在磁感应强度在垂直导轨平面方向存在磁感应强度B B0.2 T0.2 T的匀强磁场，磁场方向竖直向上，重力的匀强磁场，磁场方向竖直向上，重力加速度加速度g g取取10 m/s10 m/s2 2. .若导轨是粗糙的，且导体棒与若导轨是粗糙的，且导体棒与导轨间的最大静摩擦力为导体棒导轨间的最大静摩擦力为导体棒abab重力的重力的0.50.5倍，倍，若要保持物体若要保持物体c c静止不动，应该在棒中通入多大的静止不动，应该在棒中通入多大的电流？电流的方

11、向如何？电流？电流的方向如何？答案：1.0 AI2.0 A由a到b 8 8、如图、如图8 81 12828所示，在倾角为所示，在倾角为3737的斜面上，固定一宽的斜面上，固定一宽L L0.2 m0.2 m的平行金属的平行金属导轨，杆导轨，杆abab与导轨间的动摩擦因数为与导轨间的动摩擦因数为0.40.4，质量为质量为0.02Kg0.02Kg，装置处于磁感应强度，装置处于磁感应强度B B2 2 T T，垂直于斜面向上的匀强磁场中，垂直于斜面向上的匀强磁场中，( (取取g g10 m/s10 m/s2 2），通过调节），通过调节R R要保持金属棒在导轨要保持金属棒在导轨上静止，求：通过金属棒的电流

12、范围？上静止，求：通过金属棒的电流范围？ 1 1、如图、如图8 81 12222所示，两个完全相同的闭所示，两个完全相同的闭合导线环挂在光滑绝缘的水平横杆上，当合导线环挂在光滑绝缘的水平横杆上，当导线环中通有同向电流时导线环中通有同向电流时( (如图如图) )，两导线，两导线环的运动情况是环的运动情况是( () ) A A互相吸引，电流大的环其加速度也大互相吸引，电流大的环其加速度也大 B B互相排斥，电流小的环其加速度较大互相排斥，电流小的环其加速度较大 C C互相吸引，两环加速度大小相同互相吸引，两环加速度大小相同 D D互相排斥，两环加速度大小相同互相排斥，两环加速度大小相同C 2 2、

13、与电源相连光滑水平放置的导轨末端放、与电源相连光滑水平放置的导轨末端放一质量为一质量为m m的导体棒的导体棒abab，宽为，宽为L L，高出地面，高出地面H H（如图（如图7 7所示）整个装置放在匀强磁场中，所示）整个装置放在匀强磁场中，已知电源电动势为已知电源电动势为E E，内阻为，内阻为r r，电阻为，电阻为R R（其余电阻不计），磁感应强度为（其余电阻不计），磁感应强度为B B，当，当K K闭合后导体棒水平射程为闭合后导体棒水平射程为s s，求：闭合开关，求：闭合开关瞬间棒的加速度？安培力所做的功？瞬间棒的加速度？安培力所做的功？安培力做功的特点 实质：起传递能量的作用。实质：起传递能量

14、的作用。 安培力做正功：是将电源的能量传递给通安培力做正功：是将电源的能量传递给通电导线，或转化为导线的动能，或转化为电导线，或转化为导线的动能，或转化为其它形式的能。其它形式的能。 安培力做负功：时将其他形式的能转化为安培力做负功：时将其他形式的能转化为电能，储存后再转化为其他形式的能。电能，储存后再转化为其他形式的能。 3 3、(2011(2011高考新课标全国卷高考新课标全国卷) )电磁轨道炮工电磁轨道炮工作原理如图作原理如图8 81 12525所示待发射弹体可在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

15、轨道流入，通过导电弹从一条轨道流入，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的磁场弹体处垂直于轨道面的磁场( (可视为匀强磁可视为匀强磁场场) )，磁感应强度的大小与，磁感应强度的大小与I I成正比通电的成正比通电的弹体在轨道上受到安培力的作用而高速射弹体在轨道上受到安培力的作用而高速射出求射出时的速度表达式？现欲使弹体的出求射出时的速度表达式？现欲使弹体的出射速度增加至原来的出射速度增加至原来的2 2倍，理论上可采用的倍，理论上可采用的办法办法 4 4、水平放置的光滑金属导轨宽、水平放置的光滑金属导轨宽L L0.2 m0.2 m，接有电源电动势接有电源电动势E E3 V3 V，电源内阻及导轨，电源内阻及导轨电阻不计匀强磁场竖直向下穿过导轨，电阻不计