- 磁场
- 共6748题
把一根长L=10cm、质量m=0.01kg的导体棒用等长的细线悬挂在天花板上,导体棒处于水平,磁场方向垂直纸面向里,g取10m/s2.
(1)当导体棒中通以图示方向的电流,且I1=2A,每根细线上的张力刚好为零,求匀强磁场的磁感应强度;
(2)当导体棒中通以与图示相反方向的电流,且I2=2A是,求每根细线承受的拉力大小为多少.
正确答案
解析
解:(1)根据平衡条件:mg=BI1L
代入数据得:B=0.5T
(2)设每根细线受的拉力为F1,根据平衡条件:
2F1=mg+BI2L
代入数据得:F1=0.1N
答:(1)匀强磁场的磁感应强度为0.5T;
(2)每根细线承受的拉力大小为0.1N.
如图一闭合三角形导线框ABC,∠ABC=120°,AB=BC=1m,放在磁感应强度为2T的匀强磁场中,磁场垂直于线框平面,若在线框中通以I=1A的电流,则AB与BC所受磁场力的合力大小为______N,整个线框所受磁场力的合力大小为______N.
正确答案
3.46
0
解析
解:AB与BC在磁场中的有效长度为AC的长度,故AC=2ABcos30°=,故受到的安培力F=BIAC=3.46N
通以电流方向,根据左手定则可知:各边所受的安培力背离中心处.由公式F=BIL得出各边的安培力的大小,从而得出安培力大小与长度成正比,因而两直角边的安培力合力与斜边的安培力等值反向.所以线圈所受磁场力的合力为零
故答案为:3.46,0
某闭合电路中有一根总长为2L的弯曲硬导线置于匀强磁场中,已知ab=bc=L,ab和bc间夹角为90°,电流方向为a→b→c.匀强磁场磁感应强度为B,电流强度为I,则此弯曲硬导线受到的安培力F=______、方向为______.
正确答案
BIL
垂直于ac连线,与水平方向成45°角斜向右上方
解析
解:导线在磁场内有效长度等于ac间距离,为L.故此弯曲硬导线受到安培力大小为F=BI
L=
BIL.
根据左手定则判断可知,安培力方向垂直于ac连线,与水平方向成45°角斜向右上方.
故答案为:;垂直于ac连线,与水平方向成45°角斜向右上方.
如图所示线框abcd在竖直面内,可以绕固定的OO′轴转动.现通以abcda电流,要使它受到磁场力后,ab边向纸外,cd边向纸里转动,则所加的磁场方向可能是( )
正确答案
解析
解:电流方向为abcda,
A、磁场垂直纸面向外,由左手定则可知,ab边所示安培力竖直向下,cd边受到的安培力竖直向上,线框不动,故A错误;
B、磁场竖直向上,由左手定则可知,ab边所示安培力垂直于纸面向外,cd边受到的安培力垂直于纸面向里,ab边向纸外,cd边向纸里转动,故B正确;
C、磁场垂竖直向下,由左手定则可知,ab边所示安培力垂直于纸面向里,cd边受到的安培力垂直于纸面向外,ab边向纸里,cd边向纸外转动,故C错误;
D、磁场在OO′上方垂直纸面向里,在OO′下方垂直纸面向外,由左手定则可知,ab边所示安培力竖直向上,cd边受到的安培力竖直向下,线框不动,故D错误;
故选B.
(2015秋•雅安校级月考)如图所示,条形磁铁放在水平桌面上,它的中点上方固定着一条长直导线,当导线内通过垂直纸面向外的电流时,桌面对磁铁的支持力将( )
正确答案
解析
解:在磁铁外部,磁感线从N极指向S极,长直导线在磁铁的左上方,导线所在处磁场斜向下方;导线电流垂直于纸面向外,由左手定则可知,导线受到的安培力竖直向下;由牛顿第三定律可知,导线对磁铁的作用力竖直向上,因此磁铁对桌面的压力减小,故BCD错误,A正确.
故选:A
水平放置的绝缘桌面上,有一个带正电的小球,其足够远处有一个金属圆环,它们的正上方各有一个N极向下的条形磁铁,磁铁在水平向右移动的极短时间内,对小球和圆环分别产生水平方向的驱动力,下列选项正确的是( )
①圆环受到的力水平向右
②圆环受到的力水平向左
③小球受到的力垂直纸面向外
④小球受到的力垂直纸面向内.
正确答案
解析
解:当条形磁铁沿水平向右移动的极短时间内,由左手定则判断洛伦兹力的方向垂直纸面向外,故③正确;根据楞次定律可知:当条形磁铁沿水平向右移动的极短时间内,闭合金属环内的磁通量增大后减小,同时将跟随磁铁同向运动,故①正确.
故选:A
有一金属棒ab,质量为m,电阻不计,可在两条光滑的倾斜轨道上滑动.如图所示,轨道间距为L,其平面与水平面的夹角为θ,置于垂直于轨道平面向上的匀强磁场中,磁感应强度为B,回路中电源电动势为E,内阻不计.当滑动变阻器R阻值调节为______时,金属棒能静止在轨道上.
正确答案
解析
解:(1)根据左手定则判断出安培力的方向沿斜面向上,杆受力平衡如图甲所示:
由平衡条件可得:F=mgsin θ
即BIL=mgsin θ
.
根据:
所以:
故答案为:
(2016•大庆模拟)如图所示,在水平面上放置的相距为0.2m的平行金属导轨与电源、电键、导体棒AB、滑动变阻器可构成闭合电路,磁感应强度为B=0.5T的匀强磁场竖直向下,导体棒AB的质量m=0.5kg,它与轨道之间的动摩擦因数μ=0.05.当电键S闭合时,电路中电流为5A(g取10m/s2).求:
(1)此时导体棒AB受到的安培力大小及方向.
(2)此时导体棒AB的加速度大小.
正确答案
解析
解:(1)由题可得,导体AB受到安培力大小 F=BIL=0.5×0.2×5=0.5N
根据左手定则可知,安培力的方向:水平向左
(2)根据牛顿第二定律,AB的加速度a,则:F-μmg=ma
代入数据得:a=0.5m/s2
答:(1)此时导体棒AB受到的安培力大小是0.5N,方向水平向左.
(2)此时导体棒AB的加速度大小是0.5m/s2
小磁针在地球表面某处静止时,N所指的方向与该处子午面的夹角为2°,试说明该处的地磁场的方向是怎样的?
正确答案
解析
解:通过磁针静止位置所作的竖直平面叫做地磁子午面,小磁针静止时N极的指向就是该处的磁场方向,在地球表面,地磁场的方向向北.
所以该处地磁场的方向是与子午面的夹角为2°指向北.
答:该处的地磁场的方向是与子午面的夹角为2°指向北
有一种试验阶段的超导电磁推进船.它取消了传统的螺旋桨,是船舶推进的重大革新,其原理如图所示,强磁场方向竖直向下,在垂直于船身方向两边安装正负电极,电极都在海水里.当电源接通时海水中产生垂直于船体方向的强电流,其在磁场作用下产生推力F=50N,推动船体运动.如磁感应强度B=5T(看作匀强磁场),水通道宽L=0.5m,设电源接通时回路的电阻为R=5Ω.
求:
(1)结合题中的原理图说明船的运动方向;
(2)通过电源的电流I;
(3)电源两端的路端电压U.
正确答案
解析
解:(1)当导线接通时,海水中的电流在图中垂直于磁场方向向上,根据左手定则可以判断出安培力水平向左,海水将向左流动,同时船体必受到向右的反作用力,故船向右运动.
(2)根据安培力公式F=BILsinθ,本题中满足B⊥I⊥L,故sinθ=1,
所以I=A=20A
(3)由欧姆定律可知:U=IR=20×5V=100V
答:(1)当导线接通时,海水中的电流在图中垂直于磁场方向向上,根据左手定则可以判断出安培力水平向左,海水将向左流动,同时船体必受到向右的反作用力,故船向右运动.
(2)通过电源的电流I为20A;
(3)电源两端的路端电压U为100V.
根据磁场对电流产生作用力的原理,人们研制出-种新型的炮弹发射装置--电磁炮.它的基本原理如图所示,下列结论中不正确的是( )
正确答案
解析
解:A、要使炮弹沿导轨向右发射,即为安培力作用,根据左手定则可知,必须通以自M向N的电流.故A正确;
B、C、要想提高炮弹的发射速度,即增大安培力的大小,所以可适当增大电流或磁感应强度.故B正确,C正确;
D、若使电流和磁感应强度的方向同时反向,则安培力方向不变,所以炮弹的发射方向不变,故D错误;
本题选不正确的,故选:D.
将长0.5m通过4A电流的通电导线放在均匀磁场中,当导线和磁场方向垂直时,通电导线所受磁场力为0.3N,则均匀磁场的磁感应强度B大小为______ T.
正确答案
0.15
解析
解:导线与磁场垂直,导线受到的安培力F=BIL:
.
故答案为:0.15
将长0.5m通过4A电流的通电导线放在匀强磁场中,当导线和磁场方向垂直时,通电导线所受磁场力为0.5N,则匀强磁场的磁疗感应强度B大小为______T,若将通电导线中的电流减为2A,则这时匀强磁场的B为______T,导线受安培力为______N.
正确答案
0.25
0.25
0.25
解析
解:根据F=BIL得,匀强磁场的磁感应强度为:
B=.
当电流减小时,磁感应强度不变,仍为:B=0.25T.
则导线所受的安培力为:F=BI′L=0.25×2×0.5N=0.25N.
故答案为:0.25,0.25,0.25.
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,此时两根悬线处于紧张状态,下列哪些措施可能使悬线中张力为零( )
正确答案
解析
解:棒处于方向垂直纸面向里的匀强磁场中,棒中通有电流,方向从N流向M,根据左手定则可得,安培力的方向竖直向下,由于此时悬线上有拉力,为了使拉力等于零,则安培力必须反向.所以磁场或电流方向必须反向;故BD正确
故选:BD.
用两根相同的轻弹簧沿竖直方向吊着一根长为L、质量为m的金属棒ab,ab处于水平方向的匀强磁场中.金属棒通以电流强度大小为I后,弹簧对金属棒ab恰好没有作用力,金属棒水平静止.
(1)判断金属棒ab中的电流方向;
(2)金属棒受磁场力的大小;
(3)匀强磁场磁感应强度的大小.
正确答案
解析
解:
(1)由题意导体棒受重力和安培力平衡,即安培力竖直向上,由左手定则可得电流方向为由a到b.
(2)由题意导体棒受重力和安培力平衡,金属棒受磁场力等于重力mg.
(3)由平衡条件可得:
BIL=mg,
解得:
.
答:(1)金属棒ab中的电流方向为由a到b;(2)金属棒受磁场力为mg;(3)匀强磁场磁感应强度.
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