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材料 问题:如图所示,垂直于竖直平面的长直导线通有垂直于竖直平面向外的电流,长直…

常识判断 · 科技 · 物理化学常识 · 2023年 上海 练习题

材料 问题:如图所示,垂直于竖直平面的长直导线通有垂直于竖直平面向外的电流,长直导线下方有一个条形磁铁在粗糙的水平地面上始终处于静止状态。已知长直导线固定,当通过导线的电流逐渐增大时,下列说法正确的是( )。

材料
问题:如图所示,垂直于竖直平面的长直导线通有垂直于竖直平面向外的电流,长直

图源:粉笔题库

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A. 条形磁铁受到地面对其向左的摩擦力,且摩擦力逐渐增大B. 条形磁铁受到地面对其向右的摩擦力,且摩擦力逐渐增大C. 条形磁铁受到地面对其向左的摩擦力,且摩擦力逐渐减小D. 条形磁铁受到地面对其向右的摩擦力,且摩擦力逐渐减小
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正确答案:A

【正确率 37%】
[图]
在条形磁铁外部,磁感线从N极出发回到S极,磁感线上每一点切线的方向表示该点磁场的方向。长直导线位于条形磁铁的磁场中,且通有电流,因此会受到安培力的作用,根据左手定则:伸出左手,使大拇指与其余四指垂直并与手掌处于同一平面内,将手放入磁场,让磁感线垂直穿过手心,让伸开的四指指向电流方向,大拇指所指的方向即为安培力的方向。
如图所示,长直导线受到的安培力如蓝色箭头所示。根据牛顿第三定律,力的作用是相互的可知,长直导线对条形磁铁也有力的作用。
对条形磁铁进行受力分析:条形磁铁受到竖直向下的重力G、地面对其竖直向上的支持力[图]、长直导线对其斜向右下的力F。对力F进行正交分解,可分解为水平方向上的分力[图]和竖直方向上的分力[图],由于条形磁铁始终处于静止状态,即受力平衡状态,因此条形磁铁还受到地面对其水平向左的摩擦力f,在水平方向上[图]。
当通过长直导线的电流增大后,安培力也会相应增大,因此F增大,其分力[图]也随之增大,故摩擦力f也增大。综上所述,条形磁铁受到地面对其向左的摩擦力,且摩擦力逐渐增大。
故正确答案为A。

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