安培力作用下物體的平衡

1、 1 1、20122012年濟(jì)寧模擬年濟(jì)寧模擬) )粗細(xì)均勻的直導(dǎo)線粗細(xì)均勻的直導(dǎo)線abab的兩端懸掛在兩的兩端懸掛在兩根相同的彈簧下邊，根相同的彈簧下邊，abab恰好處在水平位置恰好處在水平位置( (如圖所示如圖所示) )已已知知abab的質(zhì)量為的質(zhì)量為m m10 g10 g，長(zhǎng)度，長(zhǎng)度L L60 cm60 cm，沿水平方向與，沿水平方向與abab垂垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B B0.4 T.0.4 T. (1)(1)要使兩根彈簧能處在自然狀態(tài)，既不被拉長(zhǎng)，也不被壓要使兩根彈簧能處在自然狀態(tài)，既不被拉長(zhǎng)，也不被壓縮，縮，abab中應(yīng)沿什么方向、通過多大的電流？中應(yīng)沿什

2、么方向、通過多大的電流？ (2)(2)當(dāng)導(dǎo)線中有方向從當(dāng)導(dǎo)線中有方向從a a到到b b、大小為、大小為0.2 A0.2 A的電流通過時(shí)，的電流通過時(shí)，兩根彈簧均被拉長(zhǎng)了兩根彈簧均被拉長(zhǎng)了x x1 mm1 mm，求該彈簧的勁度系數(shù)，求該彈簧的勁度系數(shù) (3)(3)當(dāng)導(dǎo)線中由當(dāng)導(dǎo)線中由b b到到a a方向通過方向通過0.2 A0.2 A的電流時(shí)兩根彈簧被拉的電流時(shí)兩根彈簧被拉長(zhǎng)多少？長(zhǎng)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 如圖所示，金屬棒如圖所示，金屬棒MNMN兩端由

3、等長(zhǎng)的輕質(zhì)細(xì)線水平兩端由等長(zhǎng)的輕質(zhì)細(xì)線水平懸掛，處于豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，棒中通以由懸掛，處于豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，棒中通以由M M向向N N的電流，平衡時(shí)兩懸線與豎直方向夾角均為的電流，平衡時(shí)兩懸線與豎直方向夾角均為。如果僅改變下列某一個(gè)條件，如果僅改變下列某一個(gè)條件，角的相應(yīng)變化情角的相應(yīng)變化情況是況是 A A棒中的電流變大，棒中的電流變大，角變大角變大 B B兩懸線等長(zhǎng)變短，兩懸線等長(zhǎng)變短，角變小角變小 C C金屬棒質(zhì)量變大，金屬棒質(zhì)量變大，角變大角變大 D D磁感應(yīng)強(qiáng)度變大，磁感應(yīng)強(qiáng)度變大，角變小角變小【答案】：A 2 2、(2012(2012浙江省金華聯(lián)考浙江省金華聯(lián)考) )如圖如圖

4、8 81 12626所示，所示，在傾角為在傾角為的光滑斜面上，垂直紙面放置一根長(zhǎng)的光滑斜面上，垂直紙面放置一根長(zhǎng)為為L(zhǎng) L，質(zhì)量為，質(zhì)量為m m的直導(dǎo)體棒當(dāng)導(dǎo)體棒中的電流的直導(dǎo)體棒當(dāng)導(dǎo)體棒中的電流I I垂垂直紙面向里時(shí)，欲使導(dǎo)體棒靜止在斜面上，可將直紙面向里時(shí)，欲使導(dǎo)體棒靜止在斜面上，可將導(dǎo)體棒置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，當(dāng)外加勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感導(dǎo)體棒置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，當(dāng)外加勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度應(yīng)強(qiáng)度B B的方向在紙面內(nèi)由豎直向上沿逆時(shí)針轉(zhuǎn)至的方向在紙面內(nèi)由豎直向上沿逆時(shí)針轉(zhuǎn)至水平向左的過程中，下列關(guān)于水平向左的過程中，下列關(guān)于B B的大小變化的說法的大小變化的說法中，正確的是中，正確的是( () ) A A逐

5、漸增大逐漸增大 B B逐漸減小逐漸減小 C C先減小后增大先減小后增大 D D先增大后減小先增大后減小C3 3、在傾斜角為、在傾斜角為的光滑斜面上的光滑斜面上, ,置置一通有電流一通有電流I,I,長(zhǎng)為長(zhǎng)為L(zhǎng),L,質(zhì)質(zhì) 量為量為m m的導(dǎo)的導(dǎo) 體棒，如圖所示體棒，如圖所示, ,在豎直向上的磁在豎直向上的磁場(chǎng)中靜止，則磁感應(yīng)強(qiáng)度場(chǎng)中靜止，則磁感應(yīng)強(qiáng)度B B為為 _._. FBNmg4 4如圖所示，在傾角為如圖所示，在傾角為3737的光滑斜面上有一根長(zhǎng)為的光滑斜面上有一根長(zhǎng)為0.4 m0.4 m，質(zhì)量為質(zhì)量為6 610102 2 kg kg的通電直導(dǎo)線，電流強(qiáng)度的通電直導(dǎo)線，電流強(qiáng)度I I1 A1

6、A，方向垂直，方向垂直于紙面向外，導(dǎo)線用平行于斜面的輕繩拴住不動(dòng)，整個(gè)裝置放于紙面向外，導(dǎo)線用平行于斜面的輕繩拴住不動(dòng)，整個(gè)裝置放在磁感應(yīng)強(qiáng)度每秒增加在磁感應(yīng)強(qiáng)度每秒增加0.4 T0.4 T，方向豎直向上的磁場(chǎng)中設(shè)，方向豎直向上的磁場(chǎng)中設(shè)t t0 0時(shí)，時(shí)，B B0 0，則需要多長(zhǎng)時(shí)間，斜面對(duì)導(dǎo)線的支持力為零？此時(shí)，則需要多長(zhǎng)時(shí)間，斜面對(duì)導(dǎo)線的支持力為零？此時(shí)繩的拉力？繩的拉力？ ( (g g取取10 m/s10 m/s2 2) )拓：電流僅反向、經(jīng)多長(zhǎng)時(shí)間繩的拓：電流僅反向、經(jīng)多長(zhǎng)時(shí)間繩的拉力為零？拉力為零？( (g g取取10 m/s10 m/s2 2) ) 5 5、(2012(2012北

7、京東城區(qū)檢測(cè)北京東城區(qū)檢測(cè)) )如圖如圖8 81 12828所示，所示，在傾角為在傾角為3030的斜面上，固定一寬的斜面上，固定一寬L L0.25 m0.25 m的平行金屬導(dǎo)軌，在導(dǎo)軌上端接入電源和滑動(dòng)變的平行金屬導(dǎo)軌，在導(dǎo)軌上端接入電源和滑動(dòng)變阻器阻器R R. .電源電動(dòng)勢(shì)電源電動(dòng)勢(shì)E E12 V12 V，內(nèi)阻，內(nèi)阻r r1 1 ，一質(zhì)，一質(zhì)量量m m20 g20 g的金屬棒的金屬棒abab與兩導(dǎo)軌垂直并接觸良與兩導(dǎo)軌垂直并接觸良好整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度好整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度B B0.80 T0.80 T、垂直于、垂直于斜面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中斜面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中( (導(dǎo)軌與金屬棒的電阻不導(dǎo)軌

8、與金屬棒的電阻不計(jì)計(jì)) )金屬導(dǎo)軌是光滑的，取金屬導(dǎo)軌是光滑的，取g g10 m/s10 m/s2 2，要保持，要保持金屬棒在導(dǎo)軌上靜止，求：金屬棒在導(dǎo)軌上靜止，求： (1)(1)金屬棒所受到的安培力大小；金屬棒所受到的安培力大小； (2)(2)通過金屬棒的電流；通過金屬棒的電流； (3)(3)滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)變阻器R R接入電路中的阻值接入電路中的阻值 6 6、如圖所示，光滑導(dǎo)軌與水平面成如圖所示，光滑導(dǎo)軌與水平面成角，角，導(dǎo)軌寬導(dǎo)軌寬L L。勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為。勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B B。金屬桿。金屬桿長(zhǎng)也為長(zhǎng)也為L(zhǎng) L ，質(zhì)量為，質(zhì)量為m m，水平放在導(dǎo)軌上。當(dāng)回，水平放在導(dǎo)軌上。當(dāng)回路

9、總電流為路總電流為I I1 1時(shí)，金屬桿正好能靜止。求：時(shí)，金屬桿正好能靜止。求： B B至少多大？這時(shí)至少多大？這時(shí)B B的方向如何？的方向如何？ (2)(2)欲使棒靜止在斜面上且對(duì)斜面無壓力，外欲使棒靜止在斜面上且對(duì)斜面無壓力，外加勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度加勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B B的大小和方向？的大小和方向？ 7 7、(2012(2012遼寧聯(lián)考遼寧聯(lián)考) )如圖如圖8 81 12929所示，所示，PQPQ和和EFEF為水平放置的平行金屬導(dǎo)軌，間距為為水平放置的平行金屬導(dǎo)軌，間距為L(zhǎng) L1.0 m1.0 m，導(dǎo)體棒導(dǎo)體棒abab跨放在導(dǎo)軌上，棒的質(zhì)量為跨放在導(dǎo)軌上，棒的質(zhì)量為m m20 g2

10、0 g，棒，棒的中點(diǎn)用細(xì)繩經(jīng)輕滑輪與物體的中點(diǎn)用細(xì)繩經(jīng)輕滑輪與物體c c相連，物體相連，物體c c的質(zhì)的質(zhì)量量M M30 g30 g在垂直導(dǎo)軌平面方向存在磁感應(yīng)強(qiáng)度在垂直導(dǎo)軌平面方向存在磁感應(yīng)強(qiáng)度B B0.2 T0.2 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向豎直向上，重力的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向豎直向上，重力加速度加速度g g取取10 m/s10 m/s2 2. .若導(dǎo)軌是粗糙的，且導(dǎo)體棒與若導(dǎo)軌是粗糙的，且導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌間的最大靜摩擦力為導(dǎo)體棒導(dǎo)軌間的最大靜摩擦力為導(dǎo)體棒abab重力的重力的0.50.5倍，倍，若要保持物體若要保持物體c c靜止不動(dòng)，應(yīng)該在棒中通入多大的靜止不動(dòng)，應(yīng)該在棒中通入多大的電流？電流的方

11、向如何？電流？電流的方向如何？答案：1.0 AI2.0 A由a到b 8 8、如圖、如圖8 81 12828所示，在傾角為所示，在傾角為3737的斜面上，固定一寬的斜面上，固定一寬L L0.2 m0.2 m的平行金屬的平行金屬導(dǎo)軌，桿導(dǎo)軌，桿abab與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為與導(dǎo)軌間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.40.4，質(zhì)量為質(zhì)量為0.02Kg0.02Kg，裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度，裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度B B2 2 T T，垂直于斜面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，垂直于斜面向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，( (取取g g10 m/s10 m/s2 2），通過調(diào)節(jié)），通過調(diào)節(jié)R R要保持金屬棒在導(dǎo)軌要保持金屬棒在導(dǎo)軌上靜止，求：通過金屬棒的電流

12、范圍？上靜止，求：通過金屬棒的電流范圍？ 1 1、如圖、如圖8 81 12222所示，兩個(gè)完全相同的閉所示，兩個(gè)完全相同的閉合導(dǎo)線環(huán)掛在光滑絕緣的水平橫桿上，當(dāng)合導(dǎo)線環(huán)掛在光滑絕緣的水平橫桿上，當(dāng)導(dǎo)線環(huán)中通有同向電流時(shí)導(dǎo)線環(huán)中通有同向電流時(shí)( (如圖如圖) )，兩導(dǎo)線，兩導(dǎo)線環(huán)的運(yùn)動(dòng)情況是環(huán)的運(yùn)動(dòng)情況是( () ) A A互相吸引，電流大的環(huán)其加速度也大互相吸引，電流大的環(huán)其加速度也大 B B互相排斥，電流小的環(huán)其加速度較大互相排斥，電流小的環(huán)其加速度較大 C C互相吸引，兩環(huán)加速度大小相同互相吸引，兩環(huán)加速度大小相同 D D互相排斥，兩環(huán)加速度大小相同互相排斥，兩環(huán)加速度大小相同C 2 2、

13、與電源相連光滑水平放置的導(dǎo)軌末端放、與電源相連光滑水平放置的導(dǎo)軌末端放一質(zhì)量為一質(zhì)量為m m的導(dǎo)體棒的導(dǎo)體棒abab，寬為，寬為L(zhǎng) L，高出地面，高出地面H H（如圖（如圖7 7所示）整個(gè)裝置放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，所示）整個(gè)裝置放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，已知電源電動(dòng)勢(shì)為已知電源電動(dòng)勢(shì)為E E，內(nèi)阻為，內(nèi)阻為r r，電阻為，電阻為R R（其余電阻不計(jì)），磁感應(yīng)強(qiáng)度為（其余電阻不計(jì)），磁感應(yīng)強(qiáng)度為B B，當(dāng)，當(dāng)K K閉合后導(dǎo)體棒水平射程為閉合后導(dǎo)體棒水平射程為s s，求：閉合開關(guān)，求：閉合開關(guān)瞬間棒的加速度？安培力所做的功？瞬間棒的加速度？安培力所做的功？安培力做功的特點(diǎn) 實(shí)質(zhì)：起傳遞能量的作用。實(shí)質(zhì)：起傳遞能量

14、的作用。 安培力做正功：是將電源的能量傳遞給通安培力做正功：是將電源的能量傳遞給通電導(dǎo)線，或轉(zhuǎn)化為導(dǎo)線的動(dòng)能，或轉(zhuǎn)化為電導(dǎo)線，或轉(zhuǎn)化為導(dǎo)線的動(dòng)能，或轉(zhuǎn)化為其它形式的能。其它形式的能。 安培力做負(fù)功：時(shí)將其他形式的能轉(zhuǎn)化為安培力做負(fù)功：時(shí)將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能，儲(chǔ)存后再轉(zhuǎn)化為其他形式的能。電能，儲(chǔ)存后再轉(zhuǎn)化為其他形式的能。 3 3、(2011(2011高考新課標(biāo)全國(guó)卷高考新課標(biāo)全國(guó)卷) )電磁軌道炮工電磁軌道炮工作原理如圖作原理如圖8 81 12525所示待發(fā)射彈體可在所示待發(fā)射彈體可在兩平行軌道之間自由移動(dòng)，并與軌道保持良兩平行軌道之間自由移動(dòng)，并與軌道保持良好接觸電流好接觸電流I I從一條

15、軌道流入，通過導(dǎo)電彈從一條軌道流入，通過導(dǎo)電彈體后從另一條軌道流回軌道電流可形成在體后從另一條軌道流回軌道電流可形成在彈體處垂直于軌道面的磁場(chǎng)彈體處垂直于軌道面的磁場(chǎng)( (可視為勻強(qiáng)磁可視為勻強(qiáng)磁場(chǎng)場(chǎng)) )，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小與，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小與I I成正比通電的成正比通電的彈體在軌道上受到安培力的作用而高速射彈體在軌道上受到安培力的作用而高速射出求射出時(shí)的速度表達(dá)式？現(xiàn)欲使彈體的出求射出時(shí)的速度表達(dá)式？現(xiàn)欲使彈體的出射速度增加至原來的出射速度增加至原來的2 2倍，理論上可采用的倍，理論上可采用的辦法辦法 4 4、水平放置的光滑金屬導(dǎo)軌寬、水平放置的光滑金屬導(dǎo)軌寬L L0.2 m0.2 m，接有電源電動(dòng)勢(shì)接有電源電動(dòng)勢(shì)E E3 V3 V，電源內(nèi)阻及導(dǎo)軌，電源內(nèi)阻及導(dǎo)軌電阻不計(jì)勻強(qiáng)磁場(chǎng)豎直向下穿過導(dǎo)軌，電阻不計(jì)