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(15分)如圖所示,PQ和MN為水平放置的平行金屬導軌,間距為l=1.0m,導體棒ab跨放在導軌上,棒的質量為m=20g,棒的中點用細繩經輕滑輪與物體c相連,物體c的質量M=30g。在垂直導軌平面方向存在磁感應強度B=0.2T的勻強磁場,磁場方向豎直向上,重力加速度g取10m/s2。

(1)若導軌是光滑的,為了使物體c能保持靜止,應該在棒中通入多大的電流?電流的方向如何?
(2)若導軌是粗糙的,且導體棒與導軌間的最大靜摩擦力為導體棒ab重力的0.5倍,若要保持物體c靜止不動,應該在棒中通入多大的電流?電流的方向如何?
(1)1.5A  a-b(2)1A-2A  a-b

試題分析:(1)ab棒在水平方向受到細繩的拉力和磁場的安培力而平衡,根據力的平衡,BIL=Mg,得:
         
根據左手定則判斷,棒中的電流方向應該由a到b。          
(2)若導軌粗糙,設棒和導軌之間的最大靜摩擦力為f。若BIl>Mg,則靜摩擦力的方向與細繩的拉力方向相同,設此時電流為I1,即有BI1l-Mg≤f=0.5mg,解得
        
若BIl<Mg,則靜摩擦力的方向與細繩的拉力方向相反,設此時電流為I2,即有    
解得
即ab棒中的電流為           
根據左手定則判斷,棒中的電流方向應該由a到b
點評:本題難度中等,難點在于根據導體棒的相對運動趨勢確定靜摩擦力的方向,同時還要能夠靈活應用安培力分析受力平衡問題
練習冊系列答案
相關習題

科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

以下說法正確的是 (    )
A.磁感線上每一點的切線方向表示該點磁場的方向
B.通電導線在磁場中受力的方向就是磁場的方向
C.在同一磁場中,磁感線越密的地方,通電導線受的安培力一定越大
D.磁感應強度越大的地方,通電導線電流越大,所受的安培力一定越大

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖,一段導線abcd位于磁感應強度大小為B的勻強磁場中,且與磁場方向(垂直于紙面向里)垂直.線段ab、bc和cd的長度均為L,且∠abc=∠bcd=135°.流經導線的電流為I,方向如圖中箭頭所示.導線段abcd所受到的磁場的作用力的合力    (  )
A.方向沿紙面向上,大小為(+1)ILB
B.方向沿紙面向上,大小為(-1)ILB
C.方向沿紙面向下,大小為(+1)ILB
D.方向沿紙面向下,大小為(-1)ILB

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

一束帶電粒子沿著水平方向平行地飛過靜止的小磁針正上方,這時磁針的N極向紙外方向偏轉,這一束帶電粒子可能是(  )
A.向右飛行的正離子束B.向左飛行的正離子束
C.向右飛行的負離子束D.向左飛行的負離子束

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖所示,把一重力不計可自由運動的通電直導線AB水平放在蹄形磁鐵磁極的正上方,當通以圖示方向的電流時,導線的運動情況是(從上往下看)(  )      
A.順時針方向轉動,同時下降
B.逆時針方向轉動,同時下降
C.順時針方向轉動,同時上升
D.逆時針方向轉動,同時上升

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖,當磁鐵接近通有交流電的白熾燈泡時,發現燈絲變粗了,仔細觀察,可以看到燈絲有輕微的振動現象.對這一現象,以下說法中正確的是(   )
A.這是一種電磁感應現象
B.這是因為燈絲通電發熱膨脹的結果
C.這是因為通電的燈絲受安培力作用的結果
D.如果燈泡中通過的是恒定電流,也會發生同樣的現象

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:填空題

在勻強磁場中,有一段5cm的導線和磁場垂直.當導線通過的電流是 lA 時,受磁場的作用力是0.1N,那么磁感應強度B =_______T;

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:單選題

如圖所示,直導線處于足夠大的磁場中,與磁感線成θ=30°角,導線中通過的電流為I,為了增大導線所受的安培力,可采取的辦法是(  )
A.減小電流I
B.減小直導線的長度
C.使導線在紙面內順時針轉30°角
D.使導線在紙面內逆時針轉60°角

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:計算題

如圖所示,電源電動勢E=2 V,內電阻r=0.5 Ω,豎直導軌電阻可忽略,金屬棒的質量m=0.1 kg,電阻R=0.5 Ω,它與導軌的動摩擦因數μ=0.4, 有效長度為L=0.2 m,為了使金屬棒能夠靠在導軌外面靜止不動,我們施一與紙面成30°角向里且與金屬棒垂直的磁場,問磁場方向是斜向上還是斜向下?磁感應強度B的范圍是多大?(g=10 m/s2)

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