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题型:简答题
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简答题

如图所示,两水平平行放置的光滑导轨上放有一导体棒,导体棒与两导轨垂直,导体棒的电阻为R=0.4Ω,质量为m=2kg,两导轨间距离为d=0.5m,两导轨间接有一电动势为E=6V,内电阻为r=0.1Ω电源,整个装置处在一大小为B=0.5T,方向与竖直方向成θ=60°向上,且与导体棒垂直的匀强磁场中,其它电阻不计.求:接通电键瞬间导体棒加速度大小与方向.

正确答案

解析

解:由闭合电路欧姆定律,得电路中的电流为:I=A

安培力的大小为:F=BIL=0.5×0.5×12=3N

由左手定则可知,与水平成60°斜向左上方

水平方向没有其他的外力,所以导体棒的加速度:

ma=F•cos60°

所以:a=,方向向左

答:接通电键瞬间导体棒加速度大小是0.75m/s2,方向向左

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题型: 多选题
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多选题

如图所示,在与水平方向成60°的光滑金属导轨间连一电源,在相距1m的平行导轨上放一重力为3N的金属棒ab,棒上通以3A的电流,磁场方向竖直向上,这时棒恰好静止.则下列判断正确的是(  )

A该匀强磁场的磁感应强度B=

Bab棒对导轨的压力为1.5N

C若匀强磁场方向变为竖直向下,则ab杆将运动

D若匀强磁场方向变为水平向右,则ab杆对导轨压力为零

正确答案

A,C,D

解析

解:作出受力侧视图,如图.导体棒处于静止状态,根据平衡条件得

   F=mgtan60°=3N,

   FN==2mg=6N,

根据牛顿第三定律得ab棒对导轨的压力大小为6N,方向垂直导轨向下.

  又导体棒与磁场垂直,F=BIL,则B==,故A正确,B错误;

C、若匀强磁场方向变为竖直向下,如图所示,

根据受力分析,则有ab杆将向下运动,故C正确;

D、若匀强磁场方向变为水平向右,因此安培力竖直向上,大小为3N,大于重力,则ab杆向上运动,对导轨压力为零,故D正确;

故选ACD

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题型:填空题
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填空题

在磁感应强度是B=4.0×10-2T的匀强磁场中,有一根与磁场方向垂直、长10cm的通电直导线ab,如图所示,通过直导线的电流强度为I=5A,则直导线在磁场中受到的安培力的大小为______N,方向为______

正确答案

2×10-2

水平向右

解析

解:(1)安培力大小公式,则有:F=BIL

解得:F=4×10-2×5×0.1N=2×10-2N

(2)根据左手定则,方向水平向右,

故答案为:2×10-2,水平向右

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题型: 单选题
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单选题

如图所示,通电导线MN在纸面内从a位置绕其一端M转至b位置时,通电导线所受安培力的变化情况是(  )

A方向大小均不变

B方向改变,大小不变

C方向不变,大小变小

D方向不变,大小变大

正确答案

B

解析

解:根据左手定则可知,方向时刻在变,从A转到B位置时,导线MN还是与磁场垂直,故F=BIL不变,故B正确;

故选:B

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题型: 单选题
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单选题

固定放置的金属框架与水平面夹角为θ=30°,其宽度L=0.25m,接入电池的电动势E=12V(内阻不计)垂直框面放有一根质量m=0.2kg的金属棒ab,它与框架的动摩擦因数为μ=,整个装置放在磁感应强度B=0.8T的匀强磁场中,磁场方向垂直框架平面斜向上.如图所示,为使金属棒静止在框架上,滑动变阻器R接入电路部分电阻的取值范围内是(框架与棒的电阻不计,g=10m/s2)(  )

A1.2Ω≤R≤4.8Ω

B1.6Ω≤R≤4.8Ω

C1.6Ω≤R≤6Ω

D1.2Ω≤R≤3.6Ω

正确答案

B

解析

解:当安培力较小,摩擦力方向向上时:BL+μmgcosθ-mgsinθ=0

得:R==4.8Ω

当安培力较大,摩擦力方向向下时:BL-μmgcosθ-mgsinθ=0

得:R==1.6Ω

则得滑动变阻器R的取值范围应为1.6Ω≤R≤4.8Ω

故选:B

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题型: 多选题
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多选题

通电矩形导线框abcd与无限长通电直导线MN在同一平面内,电流方向如图所示,ab边与MN平行,关于MN的磁场对线框的作用,下列叙述正确的是(  )

A线框有两边所受的安培力方向相同

B线框有两边所受的安培力大小相同

C线框所受安培力的合力为零

D线框所受安培力的合力方向向左

正确答案

B,D

解析

解:A、直导线中的电流方向由M到N,根据安培定则,导线右侧区域磁感应强度方向向内,根据左手定则,ab边受向左的安培力,cd边受到向右的安培力,ad边受到向下的安培力,bc受到向上的安培力,方向全不同,故A错误;

B、离MN越远的位置,磁感应强度越小,故根据安培力公式F=BIL,ab边受到的安培力大于cd边,ad边受到的安培力等于bc受到受到的安培力,故B正确;

C、D、ab边受向左的安培力,cd边受到向右的安培力,ad边受到向下的安培力,bc受到向上的安培力;ab边受到的安培力大于cd边,ad边受到的安培力等于bc受到受到的安培力;故合力向左,故C错误,D正确;

故选BD.

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题型:简答题
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简答题

如图所示,重为0.2N的导体棒ab水平放置,与竖直放置的光滑金属导轨接触良好,导轨宽L=0.2m,匀强磁场垂直于导轨平面.当导体棒中的电流I=2A时,导体棒处于静止状态.问:

(1)导体棒中电流方向是由a到b还是由b到a?

(2)匀强磁场的磁感应强度的大小为多少?

正确答案

解析

解:(1)根据左手定则即可判断电流方向为由a指向b;

(2)根据共点力平衡可知mg=BIL

解得

答:(1)导体棒中电流方向是由a到b

(2)匀强磁场的磁感应强度的大小为0.5T

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题型:填空题
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填空题

如图所示,金属细棒ab长为L,质量为m,用两根相同的轻弹簧吊放在水平方向的匀强磁场中,弹簧的劲度系数为k,磁感应强度为B.棒ab中通有稳恒电流,棒处于平衡,并且弹簧的弹力恰好为零,则电流强度是______,电流方向为______

正确答案

由a到b

解析

解:金属棒在磁场中受到重力、安培力,二力平衡,则安培力大小为F=mg

即BIL=mg,得:I=

由左手定则判断电流方向由a到b

故答案为:,由a到b

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题型:简答题
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简答题

将长L=0.5m通过I=4A电流的通电导线放在匀强磁场中.

(1)当导线和磁场方向垂直时,通电导线所受安培力为F=4N,则匀强磁场的磁感应强度B为多大?

(2)若将通电导线中的电流减为2A,则这时匀强磁场的磁感应强度B又为多大?导线受安培力为多大?

正确答案

解析

解:(1)根据F=BIL得,匀强磁场的磁感应强度为:

B==T=2T.

(2)当电流减小时,磁感应强度不变,仍为:B=2T.

则导线所受的安培力为:F=BI′L=2×2×0.5N=2N.

答:(1)当导线和磁场方向垂直时,通电导线所受安培力为F=4N,则匀强磁场的磁感应强度为2T.

(2)若将通电导线中的电流减为2A,则这时匀强磁场的磁感应强度B仍为2T,导线受安培力为2N.

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题型: 单选题
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单选题

质量为m、带电量为q的小球,从倾角为θ的光滑绝缘斜面上由静止下滑,整个斜面置于方向水平向外的匀强磁场中,其磁感强度为B,如图所示.若带电小球下滑后某时刻对斜面的作用力恰好为零,下面说法中正确的是(  ) 

①小球带正电      ②小球在斜面上运动时做匀加速直线运动

③小球在斜面上运动时做加速度增大,而速度也增大的变加速直线运动

④则小球在斜面上下滑过程中,当小球对斜面压力为零时的速率为

A①②③

B①②④

C①③④

D②③④

正确答案

B

解析

解:①、小球向下运动,由磁场垂直纸面向外,又由于洛伦兹力垂直斜面向上,所以小球带正电.故①正确;

②、小球没有离开斜面之前,在重力,支持力、洛伦兹力作用下做匀加速直线运动,虽然速度变大,导致洛伦兹力变大,但三个力的合力却不变,故②正确;

③、小球没有离开斜面之前,在重力,支持力、洛伦兹力作用下做匀加速直线运动,虽然速度变大,导致洛伦兹力变大,但重力沿斜面向下的分力却不变,即三个力的合力却不变,故③错误;

④、则小球在斜面上下滑过程中,当小球受到的洛伦兹力等于重力垂直与斜面的分力相等时,小球对斜面压力为零.所以Bqv=mgcosθ,则速率为v=,故④正确;

故选:B

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题型: 单选题
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单选题

被过滤广告如图所示,MN、PQ为水平放置的平行导轨,通电导体棒ab垂直放置在导轨上,已知导体棒质量m=1kg,长l=2.0m,通以电流I=5.0A,方向如图所示,导体棒与导轨间的动摩擦因数μ=.若使导体棒水平向右匀速运动,要求轨道内所加与导体棒ab垂直的匀强磁场最小,则磁场的方向与轨道平面的夹角是(g=l0m/s2)(  )

A30°

B45°

C60°

D90°

正确答案

C

解析

解:对导体棒进行受力分析,如图所示,受到竖直向下的重力、竖直向上的支持力、与运动方向相反的摩擦力,故要使导体棒匀速直线运动,则安培力需为动力,则设磁场方向与轨道平面成θ角向左斜向上,由左手定则可知安培力方向与磁场垂直斜向右上方,如图所示,则有:

BILsinθ=μFN     ①

FN+BILcosθ=mg    ②

联立①②解得:=,故θ=60°时磁感应强度最小,因此ABD错误,C正确.

故选:C.

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题型: 单选题
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单选题

下面四幅图表示了磁感应强度B、电荷速度v和洛伦兹力F三者方向之间的关系,其中正确的是(  )

A

B

C

D

正确答案

B

解析

解:A、根据左手定则,洛伦兹力方向竖直向下.故A错误.

B、根据左手定则,洛伦兹力方向竖直向上.故B正确.

C、根据左手定则,洛伦兹力方向垂直纸面向外.故C错误.

D、电荷的运动方向与磁场方向平行,电荷不受洛伦兹力.故D错误.

故选:B.

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题型:简答题
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简答题

如图所示,在倾角θ=30°的斜面上,固定一金属框架,宽L=0.25m,接入电动势E=12V、内阻不计的电池.在框架上放有一根质量m=0.2kg的金属棒ab它与框架的动摩擦因数为μ=,整个装置放在磁感应强度B=0.8T、垂直框架向上的匀强磁场中.当调节滑动变阻器R的阻值在什么范围内时,可使金属棒静止在框架上?(框架与棒的电阻不计,g取10m/s2

正确答案

解析

解:当安培力较小,摩擦力方向向上时:

得:

当安培力较大,摩擦力方向向下时:

得:=1.41Ω

答:滑动变阻器R的取值范围应为1.41Ω≤R≤8.16Ω

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题型: 多选题
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多选题

如图,一直导线用两绝缘细线悬挂于O、O′,OO′水平,并处于匀强磁场中,当导线中通以沿x正方向的电流I时,导线保持静止,绝缘细线与竖直方向的夹角为θ,z正方向竖直向上.则磁感应强度方向可能为(  )

Az负向

By正向

Cz正向

D沿绝缘细线向上

正确答案

A,B

解析

解:A、磁感应强度方向为z负方向,根据左手定则,直导线所受安培力方向沿y正方向,可能平衡,故A正确;

B、磁感应强度方向为y正向,根据左手定则,直导线所受安培力方向沿z正方向,重力与安培力平衡,细线无拉力,可能平衡,故B正确;

C、磁感应强度方向为z正向,根据左手定则,直导线所受安培力方向沿y负方向,直导线不能在此位置平衡,故C错误;

D、磁感应强度方向沿悬线向上,根据左手定则,直导线所受安培力方向垂直向下,不可能平衡,故D错误;

故选:AB.

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题型: 单选题
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单选题

如图所示,线圈ABCD固定在匀强磁场中,磁场方向垂直纸面向外.当磁场变化时,发现线圈AB边受安培力方向水平向右且恒定不变,则磁场的变化情况可能是图中的(  )

A

B

C

D

正确答案

D

解析

解:由题意可知,安培力的方向向右,根据左手定则,可知:感应电流的方向由B到A,

再由右手定则可知,当垂直向外的磁场在增加时,会产生由B到A的感应电流,

由法拉第电磁感应定律,结合闭合电路欧姆定律,则安培力的表达式F=

因安培力的大小不变,则B是定值,因磁场B增大,则减小,故D正确,ABC错误;

故选:D.

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