小明在研究性學習中設(shè)計了一種可測量磁感應強度的實驗，其裝置如圖所示．在該實驗中，磁鐵固定在水平放置的電子測力計上，此時電子測力計的讀數(shù)為G1，磁鐵兩極之間的磁場可視為水平勻強磁場，其余區(qū)域磁場不計．直銅條AB的兩端通過導線與一電阻連接成閉合回路，總阻值為R.若讓銅條水平且垂直于磁場，以恒定的速率v在磁場中豎直向下運動，這時電子測力計的讀數(shù)為G2，銅條在磁場中的長度為L.

(1)判斷銅條所受安培力的方向，并說明G1和G2哪個大；
(2)求銅條勻速運動時所受安培力的大小和磁感應強度的大�。�

(1)安培力的方向豎直向上，G2＞G1　(2)安培力的大小F＝G2－G1　磁感應強度的大小B＝

解析試題分析：（1）銅條切割磁感線產(chǎn)生感應電動勢，并在閉合回路中產(chǎn)生感應電流。根據(jù)右手定則可知，流過銅條的感應電流從B指向A，再利用左手定則可知，銅條受到磁鐵的安培力豎直向上。根據(jù)牛頓第三定律，磁鐵受到銅條豎直向下的反作用力，所以G2＞G1.
（或者：根據(jù)楞次定律，導體棒所受安培力阻礙其相對磁鐵的運動，所以銅條所受安培力的方向向上）
（2）銅條向下勻速運動時，銅條切割磁感線產(chǎn)生的感應電動勢F=BLv，閉合回路中的感應電流，銅條受到豎直向上的安培力F=BIL；
根據(jù)牛頓第三定律，磁鐵受到銅條豎直向下的反作用力，大小=F；對磁鐵受力分析并根據(jù)平衡條件有，。
聯(lián)立解得：F=G2-G1，。
考點：受力分析、物體的平衡，牛頓第三定律，楞次定律或右手定則、左手定則的使用，安培力，法拉第電磁感應定律，主要考查考生的分析綜合能力。

練習冊系列答案
相關(guān)習題

科目：高中物理 來源： 題型：計算題

（13分）如圖所示，圓形區(qū)域存在磁感應強度大小為B，方向垂直紙面向里的勻強磁場，一電荷量為q，質(zhì)量為m的粒子沿平行于直徑AC的方向射入磁場，射入點到直徑AC的距離為磁場區(qū)域半徑的一半，粒子從D點射出磁場時的速率為，不計粒子的重力.求

（1）粒子在磁場中加速度的大小；
（2）粒子在磁場中運動的時間；
（3）圓形區(qū)域中勻強磁場的半徑.

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

如圖，在平面直角坐標系xoy內(nèi)，第一象限的射線op與x軸夾角為30º，在∠pox范圍之外存在垂直xoy面向里的勻強磁場，磁感應強度為B．一質(zhì)量為m、帶電量為q的正電粒子，從o點以沿y軸負方向的速度v出發(fā)僅受磁場力而運動。試求：

（1）粒子離開o點后，第三次經(jīng)過磁場邊界時的位置坐標；
（2）粒子在磁場中運動的總時間；
（3）若保持其它條件不變而將∠pox變?yōu)?5º，粒子出發(fā)之后將總共幾次穿越磁場邊界？

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

（16分）如圖所示，平行板電容器上板M帶正電，兩板間電壓恒為U，極板長為（1+）d，板間距離為2d，在兩板間有一圓形勻強磁場區(qū)域，磁場邊界與兩板及右側(cè)邊緣線相切，P點是磁場邊界與下板N的切點，磁場方向垂直于紙面向里，現(xiàn)有一帶電微粒從板的左側(cè)進入磁場，若微粒從兩板的正中間以大小為v0水平速度進入板間電場，恰做勻速直線運動，經(jīng)圓形磁場偏轉(zhuǎn)后打在P點。

（1）判斷微粒的帶電性質(zhì)并求其電荷量與質(zhì)量的比值；
（2）求勻強磁場的磁感應強度B的大��；
（3）若帶電微粒從M板左側(cè)邊緣沿正對磁場圓心的方向射入板間電場，要使微粒不與兩板相碰并從極板左側(cè)射出，求微粒入射速度的大小范圍。

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

（19分）在豎直平面內(nèi)存在如圖所示的絕緣軌道，一質(zhì)量為m=0.4kg、帶電量為q=+0.4C的小滑塊（可視為質(zhì)點）在外力作用下壓縮至離B點0.05m，此時彈性勢能=17.25J，彈簧一端固定在底端，與小滑塊不相連，彈簧原長為2.05m，軌道與滑塊間的動摩擦因數(shù)．某時刻撤去外力，經(jīng)過一段時間彈簧恢復至原長，再經(jīng)過1.8s，同時施加電場和磁場，電場平行于紙面，且垂直x軸向上，場強E=10N/C；磁場方向垂直于紙面，且僅存在于第二、三象限內(nèi)，最終滑塊到達N（6m，0）點，方向與水平方向成30º斜向下．（答案可用π表示，）
（1）求彈簧完全恢復瞬間，小滑塊的速度；
（2）求彈簧原長恢復后1.8s時小滑塊所在的位置；
（3）求小滑塊在磁場中的運動的時間．

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

如圖所示，在xoy平面內(nèi)y軸與MN邊界之間有沿x軸負方向的勻強電場，y軸左側(cè)和MN邊界右側(cè)的空間有垂直紙面向里、磁感應強度大小相等的勻強磁場，MN邊界與y軸平行且間距保持不變．一質(zhì)量為m、電荷量為 -q的粒子以速度v0從坐標原點O沿x軸負方向射入磁場，每次經(jīng)過磁場的時間均為t0，粒子重力不計．
（1）求磁感應強度的大小B；
（2）粒子回到原點O，其運動路程最短時，經(jīng)過的時間為t="5" t0，求電場區(qū)域的寬度d 和此時的電場強度E0；
（3）若帶電粒子能夠回到原點0，則電場強度E應滿足什么條件?

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

如圖所示，在光滑絕緣的水平面內(nèi)，對角線AC將邊長為L的正方形分成ABC和ADC兩個區(qū)域，ABC區(qū)域有垂直于水平面的勻強磁場，ADC區(qū)域有平行于DC并由C指向D的勻強電場．質(zhì)量為m、帶電量為+q的粒子從A點沿AB方向以v的速度射入磁場區(qū)域，從對角線AC的中點O進入電場區(qū)域．

（1）判斷磁場的方向并求出磁感應強度B的大�。�
（2）討論電場強度E在不同取值時，帶電粒子在電場中運動的時間t．

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

（12分）如下圖所示，直角坐標系xOy中第一象限內(nèi)有垂直于xOy平面向里的勻強磁場．在t=0時刻，同時從x軸各處以沿y軸正向的相同速度將質(zhì)量均為m，電荷量均為q的帶正電粒子射入磁場，已知在t=t0時刻從y軸射出磁場的粒子的速度方向垂直于y軸．不計粒子重力和空氣阻力及粒子間相互作用．

（1）求磁場的磁感應強度B的大��；
（2）若從x軸兩個不同位置射入磁場的粒子，先后從y軸上的同一點P（P點圖中未標出）射出磁場，求這兩個粒子在磁場中運動的時間t1與t2之間應滿足的關(guān)系．

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科目：高中物理 來源： 題型：計算題

（14分）如圖所示，在正方形區(qū)域abcd內(nèi)充滿方向垂直紙面向里的、磁感應強度為B的勻強磁場。在t=0時刻，一位于正方形區(qū)域中心O的粒子在abcd平面內(nèi)向各個方向發(fā)射出大量帶正電的粒子，所有粒子的初速度大小均相同，粒子在磁場中做圓周運動的半徑恰好等于正方形邊長，不計重力和粒子之間的相互作用力。已知平行于ad方向發(fā)射的粒子在t=t0時刻剛好從磁場邊界cd上的某點離開磁場，（已知）求：

（1）粒子的比荷；
（2）從粒子發(fā)射到粒子全部離開磁場所用的時間；
（3）假設(shè)粒子發(fā)射的粒子在各個方向均勻分布，在t=t0時刻仍在磁場中的粒子數(shù)與粒子發(fā)射的總粒子數(shù)之比。

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