如图所示,在倾角为37°的光滑斜面上有一根长为0.4m、质量为6×10﹣2 kg的通电直导线,电流大小I=1A、方向垂直于纸面向外,导线用平行于斜面的轻绳拴住不动,整个装置放在磁感应强度每秒增加0.4T、方向竖直向上的磁场中,设t=0时,B=0,求几秒后斜面对导线的支持力为零?(g取10m/s2)
如图所示,在倾角为37°的光滑斜面上有一根长为0.4m、质量为6×10﹣2 kg的通电直导线,电流大小I=1A、方向垂直于纸面向外,导线用平行于斜面的轻绳拴住不动,整个装置放在磁感应强度每秒增加0.4T、方向竖直向上的磁场中,设t=0时,B=0,求几秒后斜面对导线的支持力为零?(g取10m/s2)
考点:
共点力平衡的条件及其应用;力的合成与分解的运用;安培力
专题:
共点力作用下物体平衡专题.
分析:
根据左手定则确定安培力的方向,抓住斜面对导线的支持力为零时,导线只受重力、线的拉力和安培力作用而处于平衡状态,据平衡条件求出安培力的大小,由F=BIL可以得到磁感应强度的大小,根据磁感应强度的变化率可以求出所需要的时间t.
解答:
解:由题意知,当斜面对导线支持力为零时导线受力如图所示.
由图知FTcos37°=F ①
FTsin37°=mg ②
由①②解得:导线所受安培力的为F==0.8 N.
又根据F=BIL得:
此时导线所处磁场的磁感应强度为
B==2T,
因为磁感应强度每秒增加0.4T,所以有
B=0.4t
得t=5s.
答:5秒后斜面对导线的支持力为零.
点评:
抓住支持力为0时的导线受力特征,根据平衡条件求解是关键.