- 高二物理磁场难题
以下是高二物理磁场的一些难题:
1. 有一段直导线长为10cm,它通以1A的电流,这段导线置于某匀强磁场中,已知磁场磁感应强度B的方向垂直于导线的平面,导线受到的安培力为0.2N,求磁感应强度B的大小。
2. 有一块形状不规则,但底面平整的导体板,放在匀强磁场中,磁场与导体板平面垂直,在导体板某截面施加一个平行于导体板的匀强电场E,使导体板发生明显形变,形变结果使得导体板某截面形状基本保持不变,且形变后导体板仍与磁场垂直。现用传感器测得导体板在电场力和磁场力共同作用下产生的形变量Δx,求此形变前后导体板的磁导率变化情况。
3. 两个半径相同的金属小球A和B带有等量的电荷量,相距r放置在光滑水平面上,两球之间的相互作用力大小为F。现在用绝缘工具将A球移近B球并与B球接触一下,移开后两球间的相互作用力大小为F/3,则原来A球带的电荷量是多少?
这些题目具有一定的难度,需要深入理解磁场和安培力的相关知识才能解答。
相关例题:
题目:
在一个长方形区域内,磁场B的方向垂直于区域,且B随时间的变化规律为B = kt,其中k为常数。在区域中放置一个长为L、质量为m、电阻为R的导体棒(可以看作一个闭合回路),求导体棒中的感应电流。
分析:
1. 导体棒在磁场中受到安培力作用,该力的方向由左手定则确定。
2. 导体棒中的感应电流由欧姆定律和安培定律确定。
解答:
首先,根据法拉第电磁感应定律,导体棒中的感应电动势为:
E = BLv = kLtLv
其中v是导体棒的速度。
由于导体棒是一个闭合回路,所以回路中的电流由欧姆定律确定:
I = E/R = kLt/Rv
安培力的大小由左手定则确定,它与磁场B和导体棒中的电流I的方向垂直,因此安培力的大小为:
F = BIL = kBL^2t/Rv
由于导体棒在磁场中受到安培力作用,所以它将以一定的速度v移动。速度v的变化将导致感应电动势的变化,从而形成一个正反馈机制。最终,当k足够大时,导体棒将以稳定的速度v移动,此时安培力等于零。
解得:当k足够大时,导体棒将以稳定的速度v移动,此时电流I = kLt/Rv,安培力等于零。
这个问题的难点在于理解磁场变化引起的感应电动势和电流的变化,以及如何处理正反馈机制。这是一个典型的物理问题,需要学生掌握磁场、电流、电阻等概念和定律。
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