安培力既垂直于磁場又垂直于電流,即安培力垂直磁場和電流所決定的平面,但是磁場和電流卻不一定是垂直關系,因此可能會造成磁場方向和電流方向的不确定性.
例題:如圖所示,
在傾角為α的光滑斜面上,要使垂直紙面放置的一根長為L、質量為m的通電直導體處于靜止狀态,所加勻強磁場的方向可能是()
A.平行斜面向上
B.平行斜面向下
C.垂直斜面向下
D.垂直斜面向上
【解析】
作出導線的受力示意圖,受重力、支持力兩個明确的力作用,導線處于平衡狀态,還受到安培力作用,但是安培力由于磁場的不确定,因此安培力是可以變化的.
導線處于平衡狀态,導線所受到的三個力一定能構成首尾相連的封閉三角形,由受力示意圖可知,安培力方向的範圍在①、②兩條直線所夾的角内,而磁場一定是和安培力垂直的,故磁場方向的範圍一定是在安培力兩個邊界的垂線所夾的角的範圍内,磁場還可以在平行電流方向上具有分量,所以答案提供的選項僅僅是“可能”,如圖所示.
【練習】:如圖所示,
兩平行輕質細線上端固定在天花闆上,下端分别拴在金屬棒的兩端,金屬棒質量為m、長度為d,金屬棒中通有水平向裡的電流,整個裝置處在勻強磁場中,金屬棒靜止時細線與豎直方向的夾角為θ,重力加速度為g,則()
A.若磁場水平向右,則磁場的磁感應強度大小為mg/Id
B.若磁場豎直向下,則磁場的磁感應強度大小為mgtanθ/Id
C.磁場的磁感應強度最大不能超過mg/Id
D.磁場的磁感應強度大小至少為mgsinθ/Id
【解析圖】
【練習】如圖所示,
在傾角為α的光滑斜面上,放置一根長為L,質量為m,通過電流為I的導線,若使導線靜止,應該在斜面上施加勻強磁場B的大小和方向為()
A.B=mgsinα/IL,方向垂直于斜面向下
B.B=mgsinα/IL,方向垂直于斜面向上
C.B=mgtanα/IL,方向豎直向下
D.B=mgsinα/IL,方向水平向右
【解析圖】
【練習】在xoy水平面中有一通電直導線與ox、oy軸相交,導線中電流方向如圖18-5所示.該區域有勻強磁場,通電直導線所受磁場力的方向與ox軸的正方向相同.該磁場的磁感應強度的方向可能是()
A.沿x軸正方向
B.沿y軸負方向
C.沿z軸正方向
D.沿z軸負方向
【解析圖】
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