- 磁场
- 共6748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.下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、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边受到的安培力大小等于bc受到受到的安培力,故A正确;
B、直导线中的电流方向由N到M,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,ad边受向左的安培力,bc边受到向右的安培力,ab边受到向下的安培力,cd受到向上的安培力,方向全不同,故B错误;
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正确,D错误;
故选:C
某直导体棒长0.2m,垂直放在磁感应强度为0.5T的匀强磁场中,电阻10Ω,通过电流0.5A,通电时间1min,求
(1)导体受到的安培力多大?
(2)通过导体电荷量多少?
(3)导体棒发热功率及产生热量分别为多少?
正确答案
解析
解:(1)安培力F=BIL=0.5×0.5×0.2N=0.05N;
(2)由I=可知:
电荷量q=It=0.5A×60s=30C;
(3)导体棒的发热功率:P=I2R=(0.5)2×10=2.5W;
热量Q=Pt=2.5×60=150J;
答:(1)安培力为0.05N;
(2)通过导体电荷量为30C;
(3)发热功率为2.5W;产生的热量为150J.
如图所示,两个固定倾斜放置的光滑平行金属导轨间距为L,电阻不计,导轨平面与水平方向的夹角为θ,导轨上端接入一内电阻可忽略的电源,电动势为E.一粗细均匀的金属棒电阻为R,质量为m.已知当地的重力加速度为g,金属棒水平放在导轨上且与导轨接触良好,欲使金属棒静止在导轨上不动,则以下说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、当加竖直向下的匀强磁场时,导体棒受重力、支持力和水平向右的安培力,如图所示,根据共点力平衡有:mgtanθ=BIL,I=
,所以
.故A正确.
B、加竖直向上的匀强磁场,安培力方向水平向左,导体棒不可能处于平衡.故B错误.
C、当安培力方向与支持力方向垂直时,安培力最小,最小值为mgsinθ,则BIL=mgsinθ,I=,所以B的最小值为
.故C正确,D错误.
故选:AC
画出图中导体受到的安培力的方向.
正确答案
解析
解:根据左手定则知,左图安培力的方向水平向左,右图安培力的方向竖直向上.如图所示:
故答案为:如图所示.
(2015秋•常州月考)如图是某种电磁泵模型,泵体是一个长方体,ab边长为L1,左右两侧面是边长为L2的正方形,泵体处在垂直向外、磁感应强度为B的匀强磁场中,泵体上下表面接电动势为U的电源(内阻不计).若泵工作时理想电流表示数为I,泵和水面高度差为h,液体的电阻率为ρ,t时间内抽取液体的质量为m,不计液体在流动中和管壁之间的阻力,重力加速度为g.则( )
正确答案
解析
解:A、当泵体上表面接电源的负极时,电流从下向上流过泵体,这时受到的磁场力水平向右,不会拉动液体;故A错误;
B、根据电阻定律,泵体内液体的电阻:R=ρ=ρ×
=
;
因此流过泵体的电流I==
,那么液体消耗的电功率为P=
,而电源提供的电功率为UI,故B错误;
C、根据安培力公式F=BIL2,故C错误;
D、若t时间内抽取水的质量为m,根据能量守恒定律,则这部分水离开泵时的动能为EK=UIt-mgh-I2t,故D正确;
故选:D.
如图所示中,一根质量为m,长为L的通电直导线垂直于纸面放置,通电导线中电流强度为I,方向垂直于纸面向内.当加上一个匀强磁场后,导体能够静止在倾角为θ的斜面上,问:
(1)如果斜面光滑,所加的匀强磁场的磁感应强度B1最小值和方向.
(2)如果斜面粗糙,所加匀强磁场的磁感应强度大小为B2,方向竖直向上,导体保持静止状态,求此时导线所受的摩擦力.
正确答案
解析
解:(1)对导体棒受力分析,受重力、支持力和安培力,三力平衡:
当安培力平行斜面向上时最小,故安培力的最小值为:
Fm=mgsinθ
故磁感应强度的最小值为:
B=
根据左手定则,磁场方向垂直斜面向下;
(2)导线处于静止状态,安培力沿斜面方向的分力小于重力沿斜面方向的分力则应有向下运动的趋势,此时摩擦力应向上则:mgsinθ-B2ILcosθ-f=0
f=mgsinθ-B2ILcosθ
安培力沿斜面方向的分力大于重力沿斜面方向的分力则应有向上运动的趋势,此时摩擦力应向下:
f=B2ILcosθ-mgsinθ
答:(1)如果斜面光滑,所加的匀强磁场的磁感应强度B1最小值为和方向垂直斜面向下.
(2)如果斜面粗糙,所加匀强磁场的磁感应强度大小为B2,方向竖直向上,导体保持静止状态,此时导线所受的摩擦力为mgsinθ-B2ILcosθ,或B2ILcosθ-mgsinθ
如图所示,长度相同,通有相等电流的四根直导线L1、L2、L3、L4,放入磁感应强度相同的匀强磁场中,则受到安培力最大的直导线是( )
正确答案
解析
解:电流元垂直磁场放置时受到的安培力最大,故第3幅图中安培力最大;第1幅图中安培力为零,最小;第2、4幅图中安培力介于最大与最小之间;
故选:C.
一段直导线长L=1m,其中通有电流I=1A,方向如图所示,由于它处在匀强磁场中,因而受到垂直于纸面向外的大小为F=1N的安培力作用,则该磁场的磁感应强度( )
正确答案
解析
解:若B与I方向垂直,则可根据电流的方向与安培力的方向来确定磁场的方向,同时由F=BIL可算出磁场的大小.若B与I不垂直时,则无法具体确定磁场的方向与大小,故ABC错误,D正确;
故选:D.
匀强磁场中有一段长为30cm的长直导线,它与磁场方向垂直,当通过2A的电流时,导线受到安培力大小为6×10-3N,则磁场的磁感应强度为______T.
正确答案
0.01
解析
解:根据安培力公式:F=BILsinθ,可知当电流I和磁场B垂直时,F=BIL.所以:T
故答案为:0.01
如图所示,用两根轻细金属丝将质量为m,长为l的金属棒ab悬挂在c.d两处,置于匀强磁场内.当棒中通以从a到b的电流I后,两悬线偏离竖直方向θ角处于平衡状态.为了使棒平衡在该位置上,所需的最小磁场的磁感应强度的大小.方向是( )
正确答案
解析
解:为了使该棒仍然平衡在该位置上,
Fmin=mgsinθ
得:Bmin=,由左手定则知所加磁场的方向平行悬线向上.故D正确,A、B、C错误.
故选:D.
如图所示,条形磁铁放在水平桌面上,其中央正上方固定一根直导线,导线与磁铁垂直,并通以垂直纸面向外的电流,( )
正确答案
解析
解:在磁铁外部,磁感线从N极指向S极,长直导线在磁铁的中央正上方,导线所在处磁场水平向左方;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方;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,小于磁铁的重力,磁铁没有运动趋势,磁铁不受摩擦力,故BCD错误,A正确.
故选:A.
一质量为m的通电导体棒,通有垂直纸面向里的电流,若在棒所在区域内加一个合适的匀强磁场B,使导体棒静止于倾角为θ的导轨上.下列选项中分别加了不同方向的磁场,杆与导轨间的摩擦力一定不为零的是( )
正确答案
解析
解:A、通电细杆受竖直向下的重力、水平向右的安培力、和垂直于斜面向上的支持力,可知这三个力的合力可能等于0,通电细杆可能受摩擦力,也可能不受.故A错误.
B、若通电细杆受的重力与所受的竖直向上的安培力相等,通电细杆不受摩擦力.若重力大于安培力,则受重力、支持力,安培力、摩擦力.所以通电细杆可能受摩擦力,可能不受摩擦力.故B错误.
C、通电细杆受竖直向下的重力、竖直向下的安培力、和垂直于斜面向上的支持力,这三个力的合力不可能等于0,所以通电细杆若要处于平衡,一定受沿斜面向上的摩擦力.故C正确.
D、通电细杆受竖直向下的重力、沿斜面向上的安培力和垂直于斜面向上的支持力,当重力沿斜面的分力等于安培力时,摩擦力为零.故D错误.
故选:C
某研究性小组的同学们在探究安培力的大小和方向与哪些因素有关时,设计了以下两个实验.
实验一:利用如图所示的安培力演示器先探究影响安培力大小的因素.第一步,当通电导线长度和磁场一定,调节滑动变阻器的滑片改变电流,观察:指针发生偏转,且偏转角度随电流增大而增大.
第二步,当通电电流和磁场一定,改变导线的长度,分别观察:指针发生偏转的角度随导线长度的增大而增大.
第三步,当通电电流和导线长度一定,更换磁铁,再次分别观察:指针发生偏转的角度不同.
实验二:利用安培力演示器对安培力的方向进行对比探究.先后按照下表实验序号1、2、3的图例做实验,观察到的相关现象已分别记录在对应的图例下面的表格里.
(1)通过实验一的对比探究,可以得到影响安培力大小的因素有:______;且安培力大小与这些因素的定性关系是:______.
(2)通过实验二的对比探究,可以得到安培力的方向与______方向、______方向有关;且三者方向的关系是:当I⊥B时,______.
(3)通过实验一的对比探究,能否得出安培力大小的计算公式?______(填“能”或“不能”)通过实验二的对比探究,能否得出安培力方向的规律--左手定则?______(填“能”或“不能”)
正确答案
解析
解:(1)实验一中,通电直导线在安培力作用下使指针发生偏转,且偏转角度越大,说明导线所受安培力越大.当通电导线长度和磁场一定时,改变电流,偏转角度相应变化,说明安培力的大小与电流有关,偏转角度随电流增大而增大,进一步说明,电流越大,安培力越大;同理,可以得到影响安培力大小的因素还有磁场、导线长度,且磁性越强(磁场越强),直导线越长,安培力越大.
(2)实验二中:图例1与图例2对比,当磁场方向相同,改变电流方向时,安培力方向发生变化;图例2与图例3对比,当电流方向相同,改变磁场方向时,安培力方向发生变化.说明安培力的方向与磁场方向、电流方向都有关;当导线垂直放入磁场中,安培力不仅垂直电流的方向,也垂直磁场的方向.
(3)实验一是一个定性探究实验,不能得出安培力大小的计算公式.实验二则可以得出安培力方向的判定规律--左手定则;
故答案为:(1)磁场、导线长度和通电电流 磁性越强(磁场越强),电流越大或直导线越长,安培力越大.
(2)磁场 电流 F⊥I,F⊥B
(3)不能,能
小明在研究性学习中设计了一种可测量磁感应强度的实验,其装置如图所示.在该实验中,磁铁固定在水平放置的电子测力计上,此时电子测力计的计数为G1,磁铁两极之间的磁场可视为水平匀强磁场,其余区域磁场不计.直铜条AB的两端通过导线与一电阻连接成闭合回路,总阻值为R.若让铜条水平且垂直于磁场,以恒定的速率v在磁场中竖直向下运动,这时电子测力计的计数为G2,铜条在磁场中的长度L.
(1)判断铜条所受安培力的方向,G1和G2哪个大?
(2)求铜条匀速运动时所受安培力的大小和磁感应强度的大小.
正确答案
解析
解:(1)根据棒向下运动,切割磁感线,产生感应电流,由右手定则可得感应电流方向为B到A,再由左手定则可得,安培力方向竖直向上;因此当棒不动时,棒不受安培力作用,所以G2>G1;
(2)由于铜条匀速运动,则有安培力等于重力,即有:安培力F=G2-G1
根据法拉第电磁感应定律与闭合电路欧姆定律可求出电流大小为,
而由B=从而可得出,磁感应强度大小
.
答:(1)则铜条所受安培力的方向竖直向上,G2>G1;
(2)则铜条匀速运动时所受安培力的大小为G2-G1;磁感应强度的大小为.
如图所示,ab,cd为两根相距2m的平行金属导轨,水平放置在竖直向下的匀强磁场中,磁场强度B=8x10-2T,现通以10A的电流,电流方向从M到N,求此时MN导体受到安培力的大小并说出安培力的方向.
正确答案
解析
解:当B与I垂直时,F=BIL=8×10-2T×10A×2m=1.6N
由左手定则判断安培力的方向向右;
答:此时MN导体受到安培力的大小1.6N,安培力的方向向右.
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