- 磁场
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下列图示为通电直导线置于匀强磁场中的不同方式,其中导线能受到安培力作用的是( )
正确答案
解析
解:A图中电流方向与磁场垂直,因此受安培力作用,故A正确;
B图中电流方向与磁场方向相反,不受安培力作用,故B错误;
C图中电流方向与磁场方向垂直,受到安培力作用,故C正确;
D图中电流方向与磁场方向相同,故不受安培力作用,故D错误.
故选AC.
导线ab水平地放置在倾斜、互相平行的不光滑导轨上处于静止状态.将整个装置在ab通以电流I放入匀强磁场区域时,ab仍处于静止状态.图中分别表示磁场的可能方向与电流的可能方向,则哪几个图中导线与导轨之间的静摩擦力可能等于零?( )
正确答案
解析
解:A、根据左手定则,安培力水平向右,导体棒受重力、支持力和安培力,可能三力平衡,故A正确;
B、根据左手定则,安培力竖直向上,当安培力与重力平衡时,导体棒可以平衡,故B正确;
C、根据左手定则,安培力平行斜面向上,导体棒受重力、支持力和安培力,可能三力平衡,故C正确;
D、根据左手定则,安培力水平向左,没有摩擦不可能平衡,故D错误;
故选:ABC.
如图所示,空间有一方向沿x轴正方向的匀强磁场.在与x轴重合的通电导线ab绕0点在x0y平面内旋转180°的过程中,下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:通电直导线所受的安培力F=BILsinα,α是导线与磁场方向的夹角,由题知,B、I、L不变,α由0变到180°,sinα先增大后减小,则F先增大后减小;
根据左手定则判断可知,安培力方向始终Z轴方向,保持不变.故AC正确,BD错误.
故选:AC
如图所示,通电导体棒静止于水平导轨上,棒的质量为m,长为l,通过的电流大小为I且垂直纸面向里,匀强磁场的磁感应强度B的方向与导轨平面成θ角,则导体棒受到的( )
正确答案
解析
解:以导体棒为研究对象,分析受力,如图.
其中,安培力大小FA=BIl,根据平衡条件得:
G+FAcosθ=N…①
f=FAsinθ…②
由①得:N=G+FAcosθ=mg+BIlcosθ
由②得:f=BIlsinθ
故AD正确,BC错误.
故选:AD.
如图所示的三维空间内,匀强磁场方向沿+x方向,在平面xOz内有一通电直导线,若它所受的安培力方向沿+y方向,则( )
正确答案
解析
解:A、若通电导线方向与ox方向平行,则电流方向与x方向平行,不受安培力.故A正确.
B、通电导线在x0z平面内,只要不与ox方向平行,电流方向合适,根据左手定则,总会受到+y方向上的安培力.故B、C错误.
D、根据左手定则知,沿+x方向观察导线中的电流方向,应该向右方向.故D正确.
故选:AD.
如图所示,由导体做成的直角等腰三角形框架abc,放在磁感应强度为B的匀强磁场中,框架平面与磁感线平行.导体中通有稳恒电流I时,ab、bc、ca各边受到的安培力分别为F1、F2、F3,则( )
正确答案
解析
解:ab受到的安培力F1=BIL=BILac,方向垂直于纸面向里,
ac受到的安培力为F3=BIL=BILac,方向垂直于纸面向外,
bc与磁场平衡,不受安培力,故F2=0,故A正确,BCD错误;
故选:A
(2016•黄浦区一模)如图所示,水平导轨接有电源,导轨上固定有三根导体棒a、b、c,长度关系为c最长,b最短,将c弯成一直径与b等长的半圆,将装置置于向下的匀强磁场中,在接通电源后,三导体棒中有等大的电流通过,则三棒受到安培力的大小关系为( )
正确答案
解析
解:设a、b两棒的长度分别为La和Lb.c的直径为d.
由于导体棒都与匀强磁场垂直,则:a、b三棒所受的安培力大小分别为:
Fa=BILa;Fb=BILb=BId;
c棒所受的安培力与长度为直径的直棒所受的安培力大小相等,则有:Fb=BId;
因为La>d,则有:Fa>Fb=Fc.
故选:D.
如图所示,匀强磁场的磁感应强度B=0.5T,通电直导线与磁场方向垂直,导线长度L=0.1m,导线中电流I=2A.该导线所受安培力的大小F为( )
正确答案
解析
解:导线与磁场垂直,导线受到的安培力:
F=BIL=0.5×2×0.1=0.1N,
故选:A.
在倾角为θ的光滑斜面上,置一通有电流I、长为L、质量为m的导体棒,如图为截面图.要使棒静止在斜面上,且对斜面无压力,求所加匀强磁场的磁感应强度B的大小和方向.
正确答案
解析
解:要使棒静止在斜面上,且对斜面无压力,棒所受的安培力F的方向应竖直向上且与棒的重力平衡,即:BIL=mg
解得:
根据左手定则可以判定,B的方向水平向左
答:所加匀强磁场的磁感应强度,B的方向水平向左.
如图,通电导体棒ab紧靠着竖直导轨恰能匀速下滑,已知ab和导轨间的动摩擦因数为0.50,匀强磁场方向竖直向上,导轨间距为1m,ab质量为0.010kg,磁感应强度为B=lT,试求通过ab的电流大小和方向.(g取10m/s2)
正确答案
解析
解:由题意可知,通电导体棒ab紧靠着竖直导轨恰能匀速下滑,说明摩擦力的大小与棒的重力大小相等,方向相反,所以安培力方向垂直于导轨向里,由左手定则可知,电流的方向从a到b.
摩擦力:f=mg,又:f=μFN=μ•BIL
联立得:A
答:通过ab的电流大小是0.2A,方向从a到b.
如图所示,导体杆ab的质量为m,电阻为R,放置在与水平面夹角为θ的倾斜金属导轨上,导轨间距为d、电阻不计且光滑.整个装置处在竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度为B,电源内阻不计.问:电源电动势E取何值才能使导体杆静止在导轨上?
正确答案
解析
解:导体杆静止在导轨上,受到重力、支持力和安培力三个力作用,如图侧视图所示.
由平衡条件得:
F=mgtanθ
又F=BIL
I=
由以上三式解得:
E=
答:电源电动势E为.
安培力的公式:______洛伦兹力的公式______.
正确答案
F=BILsinθ(θ为B与L夹角)
F=Bqvsinθ(θ为B与v夹角)
解析
解:导线受到的安培力F=BILsinθ,θ为B与L夹角;
磁场对运动电荷的作用力叫洛伦兹力,F=Bqvsinθ,θ为B与v夹角;
故答案为:F=BILsinθ,θ为B与L夹角;F=Bqvsinθ,θ为B与v夹角.
如图所示,电源、开关与光滑的金属导轨相连,导轨与水平方向成37°角放置,当导线MN放于导轨上时接通电源,通过MN的电流可达5A,把整个装置放在竖直方向的匀强磁场中,则MN刚好静止,试确定磁场的大小与方向.(MN的质量为10g,长为20m)
正确答案
解析
解:磁场方向在竖直方向,由左手定则可知,导体MN所受安培力在水平方向,要使导体MN静止,安培力必须水平向右.
由左手定则可知磁场方向竖直向上.
对MN棒受力分析,根据共点力平衡得
F=mgtanθ,
又F=BIL,
解得 B==
T=7.5×10-4T
答:磁场的大小为7.5×10-4T,方向竖直向上.
如图所示,一根通有电流I的直铜棒MN,用导线挂在磁感应强度为B的匀强磁场中,此时两根悬线处于张紧状态,下列哪些措施可使悬线中张力为零( )
正确答案
解析
解:A、棒处于方向垂直纸面向里的匀强磁场中,棒中通有电流,根据左手定则可得,安培力的方向竖直向上,由于此时悬线上有拉力,为了使拉力等于零,则安培力必须增加.所以适当增加电流强度,或增大磁场,故AC正确,
B、当电流反相后所受到的安培力向下,故悬线一定会受到拉力,故B错误;
D、当电流反相后所受到的安培力向下,故悬线一定会受到拉力,故D错误
故选:AC
(2015秋•吉林校级月考)请用学过的物理知识判断,下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、加速度的大小方向都可以瞬间改变,A错误;
B、安培力是通电导体在磁场中受到的力,洛伦兹力是运动电荷在磁场中受到的力,而电荷的定向移动就能形成电流,因此安培力是大量运动电荷所受洛仑兹力的宏观表现,而且安培力和洛伦兹力的方向都是通过左手定则判断,B正确;
C、做匀速圆周运动的物体受到的合外力才一定指向圆心,如果是非匀变速圆周运动,受到的合外力就不指向圆心,C错误;
D、牛顿第一定律不能用实验验证,因为找不到物体不受力作用的实验条件,D错误;
故选:B
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