内容正文:
11月7日 通电导线在磁场中受到的力(二)
高考频度:★☆☆☆☆
难易程度:★★☆☆☆
(2019吉林长春四模)如图所示,金属棒MN两端由等长的轻质绝缘细线水平悬挂,处于垂直纸面水平向里的匀强磁场中,棒中通有由M到N的恒定电流,细线中拉力不为零,两细线竖直。保持匀强磁场磁感应强度大小不变,方向缓慢地转过90°变为竖直向下,在这个过程中
A.细线向纸面内偏转,其中的拉力一直增大
B.细线向纸面外偏转,其中的拉力一直增大
C.细线向纸面内偏转,其中的拉力先增大后减小
D.细线向纸面外偏转,其中的拉力先增大后减小
【参考答案】A
【试题解析】初始状态时,金属棒受重力、拉力和安培力作用而平衡。由左手定则可判断出导体所受安培力F安=BIL方向竖直向上。在磁场方向由垂直纸面向里缓慢地转过90°变为竖直向下的过程中,安培力的大小F安=BIL不变,方向由竖直向上变为垂直纸面向里。由共点力平衡条件可知,细线向纸面内偏转。因为金属棒受重力、拉力和安培力作用而平衡,重力和安培力的合力与拉力等大反向,重力和安培力的大小不变,它们之间的夹角由180°变为90°,可知两个力的合力一直增大,所以拉力一直增大,选项A正确。
【知识补给】
安培力作用下物体的平衡与加速
分析有安培力参与的物体平衡和加速问题,应用的主要规律是平衡条件和牛顿第二定律,只是在对物体受力分析时要注意分析安培力。
(1)安培力作用下物体的平衡问题,解题步骤和共点力的平衡问题相似,一般是:
①先进行受力分析,画出受力分析图;
②根据共点力平衡条件列出平衡方程求解。分析过程中不要漏掉安培力。
(2)安培力作用下的加速问题与动力学一样,关键是做好受力分析,然后根据牛顿第二定律求出加速度,最后利用运动学公式求解。
(3)常见的还有安培力与闭合电路欧姆定律相结合的题目,解答时主要应用的知识有:
①闭合电路欧姆定律;
②安培力的公式F=BIL及左手定则;
③物体的平衡条件、牛顿第二定律、运动学公式。
(2018·浙江杭州学军高三模拟)高大建筑上都有一竖立的避雷针,用以把聚集在云层中的电荷导入大地。在赤道某地两建筑上空,有一团带负电的乌云经过其正上方时,发生放电现象,如图所示。则此过程中地磁场对避雷针的作用力的方向是
A.向东
B.向南
C.向西
D.向北
如图所示,在匀强磁场区域中有一光滑斜面体,在斜面体上放了一根长为L、质量为m