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如图所示,一个金属圆环固定在处于径向对称方向水平发散的磁场中,环面与磁感线平行,圆环的密度ρ=8g/cm3、横截面积S=10mm2,环上各处的磁感应强度大小为B=0.04T,若在环中通以顺时针方
题目详情
如图所示,一个金属圆环固定在处于径向对称方向水平发散的磁场中,环面与磁感线平行,圆环的密度ρ=8g/cm3、横截面积S=10mm2,环上各处的磁感应强度大小为B=0.04T,若在环中通以顺时针方向(俯视)的恒定电流I=10A,保持电流恒定,将圆环由静止释放,不计空气阻力,不考虑磁场在圆环内外的差异,g=10m/s2,则下列说法正确的是( )
A.圆环的张力为零
B.圆环由扩张的趋势
C.圆环将向下做自由落体运动
D.圆环在0.2s内下落的高度为0.1m
A.圆环的张力为零
B.圆环由扩张的趋势
C.圆环将向下做自由落体运动
D.圆环在0.2s内下落的高度为0.1m
▼优质解答
答案和解析
A、B、圆环与所在处的磁场垂直,根据左手定则可得圆环受到的安培力方向向上,并不是沿圆环的方向,所以圆环的张力为零,没有扩张或收缩的趋势.故A正确,B错误;
C、根据左手定则可得圆环受到的安培力方向向上,下落的加速度一定小于g,圆环不是做自由落体运动.故C错误;
D、由于圆环所在处的磁场大小相等,而且都与磁场垂直,圆环的受力等效于长:L=2πR的通电直导线,受到的安培力:F=BIL=BI•2πR
圆环的质量:m=ρV=ρ•S•2πR
圆环的加速度a:ma=mg-F
得:a=
=
=
=g−
=10−
=5m/s2
环在0.2s内的位移:h=
at2=
×5×0.22m=0.1m故D正确.
故选:AD
C、根据左手定则可得圆环受到的安培力方向向上,下落的加速度一定小于g,圆环不是做自由落体运动.故C错误;
D、由于圆环所在处的磁场大小相等,而且都与磁场垂直,圆环的受力等效于长:L=2πR的通电直导线,受到的安培力:F=BIL=BI•2πR
圆环的质量:m=ρV=ρ•S•2πR
圆环的加速度a:ma=mg-F
得:a=
mg−F |
m |
ρ•S•2πR•g−BI•2πR |
ρS•2πR |
ρS•g−BI |
ρS |
BI |
ρS |
0.04×10 |
8×103×10×10−6 |
环在0.2s内的位移:h=
1 |
2 |
1 |
2 |
故选:AD
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