高中 | 安培力 题目答案及解析

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选修3-1

第三章 磁场

3.4 通电导线在磁场中受到的力

安培力

如图所示,导体棒$ab$置于倾角为$\theta $的粗糙导轨上且与导轨垂直,整个装置处于匀强磁场中,磁场方向垂直于导体棒。闭合开关$\rm S$,导体棒处于静止状态。下列磁场方向中,使导体棒与导轨之间一定存在静摩擦力的是$(\qquad)$

["

竖直向上

","

水平向左

","

垂直于导轨平面向上

","

垂直于导轨平面向下

"]
[["D"]]

$\rm A$.分析导体棒受力如图($a$端截面,安培力需要判定未画出)。磁场方向竖直向上时,由左手定则可得导体棒所受磁场安培力水平向右,此时,水平向右安培力有可能与重力、弹力的合力平衡,不一定存在静摩擦力,故$\rm A$错误;

$\rm B$.磁场方向水平向左时,由左手定则可得导体棒所受磁场安培力竖直向上,此时,若安培力恰好等于重力时,则弹力为零,不需要静摩擦力作用导体棒即可处于平衡状态,故$\rm B$错误;

$\rm C$.磁场方向垂直于导轨平面向上时,由左手定则可得导体棒所受磁场安培力沿斜面向上,此时,安培力有可能与重力、弹力的合力平衡,不一定存在静摩擦力,故$\rm C$错误;

$\rm D$.磁场方向垂直于导轨平面向下时,由左手定则可得导体棒所受磁场安培力水平沿斜面向下,此时,必须存在静摩擦力以平衡安培力、重力、弹力的合力,故$\rm D$正确。

故选:$\rm D$

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