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必修1
第三章 相互作用
3.5 力的分解
受力分析
如图,用两根不可伸长的绝缘细绳将半径为$r$的半圆形铜环竖直悬挂在匀强磁场中,磁场的磁感应强度大小为$B$,方向垂直纸面向外,铜环两端$a$、$b$处于同一水平线。若环中通有大小为$I$、方向从$a$到$b$的电流,细绳处于绷直状态,则$(\qquad)$
两根细绳拉力均比未通电流时的大
","两根细绳拉力均比未通电流时的小
","铜环所受安培力大小为$2rBI$
","铜环所受安培力大小为$\\pi rIB$
"]方法一:微元法
$\rm AB$.如图,取通电半圆形铜环的一小段$\Delta l$,可将其视为直导线,根据左手定则可知,改小段导线受到的安培力方向如图所示,其大小$\Delta F=BI\Delta l$
根据对称性苛刻的,如图所示,对称的两小段所受的安培力在水平方向的分力大小相等,方向相反,相互抵消,则通电后半圆形铜环受到的安培力竖直向下,根据受力分析可知,通电后两绳拉力变大,故$\rm A$正确,$\rm B$错误;
$\rm CD$.对每小段导线所受安培力在竖直方向的分力求和,可得$F=∑F_{y}=∑BI\Delta l\sin \theta=2rIB$
故$\rm C$正确,$\rm D$错误;
故选:$\rm AC$;
方法二:等效法
通电半圆形铜环可等效为等效长度为直径$ab$,电流方向$a → b$,根据左手定则可知半圆形铜环受到的安培力方向竖直向下,大小$F=BI \times 2r=2rIB$
根据受力分析可得,通电后,绳子拉力$T=mg+F=mg+2rIB \gt mg$
两根细绳拉力均比未通电流时的大。
故选:$\rm AC$。
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