如图甲所示,质量为m=50 g,长l=10 cm的铜棒,用长度也为l的两根轻软导线水平悬吊在竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度B=1/3 T。未通电时,轻线在竖直
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如图甲所示,质量为m=50 g,长l=10 cm的铜棒,用长度也为l的两根轻软导线水平悬吊在竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度B=1/3 T。未通电时,轻线在竖直
题型:同步题
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如图甲所示,质量为m=50 g,长l=10 cm的铜棒,用长度也为l的两根轻软导线水平悬吊在竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度B=1/3 T。未通电时,轻线在竖直方向,通入恒定电流后,棒向外偏转的最大角度θ=37°,求此棒中恒定电流的大小。
某同学对棒中恒定电流的解法如下:对铜棒进行受力分析,通电时导线向外偏转,说明安培力方向垂直电流和磁场方向向外,受力如图乙所示(侧视图)。
当最大偏转角θ=37°时,棒受力平衡,有
tanθ
,得I=
=11.25 A。
(1)请判断,该同学的解法正确吗?若不正确则请指出错在哪里?
(2)试写出求解棒中电流的正确解答过程及结果。
答案
解:(1)该同学的解法错误。错误原因:认为棒到达最高点速度为零时,一定处于平衡状态;或者认为偏角最大的是平衡位置
(2)正确的解法如下:金属棒向外偏转过程中,导线拉力不做功,如图所示
安培力F做功为W
F
=Fx
1
=BIl
2
sin 37°
重力做功为W
G
=-mgx
2
=-mgl(1-cos 37°)
由动能定理得BIl
2
sin 37°-mgl(1-cos 37°)=0
解得:I=
=5 A
举一反三
一根容易形变的弹性导线,两端固定。导线中通有电流,方向如下图中箭头所示。当没有磁场时,导线呈直线状态;当分别加上方向竖直向上、水平向右或垂直于纸面向外的匀强磁场时,描述导线状态的四个图示中正确的是
[ ]
A.
B.
C.
D.
题型:同步题
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在匀强磁场的同一位置,先后放入长度相等的两根直导线a和b,a、b导线的方向与磁场方向垂直,但两导线中的电流大小不同,下列图象中表示导线所受安培力F与通电电流I的关系,a、b各自有一组F、I的数值,在图象中各描一个点,下列图象中正确的是
[ ]
A.
B.
C.
D.
题型:同步题
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如图所示,电磁炮是由电源、金属轨道、炮弹和电磁铁组成。当电源接通后,磁场对流过炮弹的电流产生力的作用,使炮弹获得极大的发射速度。下列各俯视图中正确表示磁场B方向的是
[ ]
A.
B.
C.
D.
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如图所示为一种自动跳闸的闸刀开关,O是转动轴,A是绝缘手柄,C是闸刀卡口,M、N接电源线,闸刀处于垂直纸面向里、B=1 T的匀强磁场中,CO间距离为10 cm,当磁场力为0.2 N时,闸刀开关会自动跳开。则要使闸刀开关能跳开,CO中通过的电流的大小和方向为
[ ]
A.电流方向C→O
B.电流方向O→C
C.电流大小为1 A
D.电流大小为0.5 A
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如图所示,均匀绕制的螺线管水平放置,在其正中心的上方附近用绝缘线水平吊起通电直导线A。A与螺线管垂直,“×”表示导线中电流的方向垂直于纸面向里。电键S闭合后,A受到通电螺线管磁场的作用力的方向是
[ ]
A.水平向左
B.水平向右
C.竖直向下
D.竖直向上
题型:同步题
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