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  • 磁場對通電導線的作用力.

    磁場對通電導線的作用力.
    1.一根長L=0.2m的導體放在傾角α=37°的光滑斜面上,兩端用質量很小的軟導線相連并以I=5A電流,方向如圖所示,當加入一個磁感強度B=0.6T,豎直向上的勻強磁場后,導體綁恰能平衡在斜面上不下滑,求導體的質量m(已知sin37°=0.6,cos37°=0.8).
    2.如圖所示,長60cm、質量60g的粗細均勻的金屬棒,兩端用相同的輕彈簧掛起,處于一方向垂直于紙面向里的勻強磁場中,磁感應強度為0.4T.若在金屬棒中通入大小為2A自左向右的電流時,彈簧伸長1mm.求:
    (1)要使彈簧恢復原長,金屬棒中應通入怎樣大小和方向的電流?
    (2)彈簧的勁度系數(shù)
    (3)當在金屬棒中通入大小為2A自右向左的電流時,彈簧伸長是多少?
    物理人氣:166 ℃時間:2019-12-14 04:56:00
    優(yōu)質解答
    1.導線受到的安培力F=BIL,方向水平
    安培力在斜面向上的分力為F1=BILcosα
    重力沿斜面向下的分力為F2=mgsinα
    物體受力平衡,所以F1=F2
    代入數(shù)據(jù),聯(lián)立解得m=0.08kg
    2.(1)要使彈簧恢復原長,安培力應剛好與重力平衡,則有
    BIL=mg
    代入數(shù)據(jù)解得I=2.5A
    由左手定則可知,電流向右
    (2)當電流為2A時,比平衡時的電流小ΔI=0.5A,安培力之差為
    ΔF=BΔIL=0.12N
    在ΔF作用下,每個彈簧分擔的彈力為ΔF/2,彈簧伸長x1=1mm=0.001m,則
    勁度系數(shù)k=ΔF/2x1=60N/m
    (3)當電流向左時,安培力向下,彈力等于重力加安培力,設彈簧形變?yōu)閤2,則有
    2kx2=mg+BIL
    代入數(shù)據(jù)解得,x2=0.009m=9mm.
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