- 磁场
- 共6748题
如图所示,在匀强磁场B的区域中有一光滑斜面体,光滑斜面体与水平面间夹角为α,在斜面上放了一根长L,质量为m的导线,当通以如图示方向的电流I后,导线恰能保持静止,则磁感应强度B必须满足( )
正确答案
解析
解:A、磁场垂直向外时,由于电流与磁场方向平行,故安培力为零,不可能平衡,故A错误;
B、磁场方向垂直斜面向下时,根据左手定则,安培力沿斜面向上,导体棒还受到重力和支持力,根据平衡条件和安培力公式,有
mgsinα=BIL
解得
B=
故B正确;
C、磁场竖直向下时,安培力水平向左,导体棒还受到重力和支持力,根据平衡条件和安培力公式,有
mgtanα=BIL
解得
B=
故C正确;
D、磁场方向水平向左时,安培力竖直向上,与重力平衡,有
mg=BIL
解得
B=
故D正确;
故选:BCD.
(2015秋•蓟县期中)一根长0.2m,电流强度为2A的通电直导线,垂直磁感线放在匀强磁场中,直导线受到的磁场力大小为0.4N,则匀强磁场的磁感应强度为______.
正确答案
1T
解析
解:长为0.2m的直导线中通入2A的电流,将导线垂直放在匀强磁场中,受到的安培力为0.4N,故:
B=
故答案为:1T
关于垂直于磁场方向的通电直导线所受到磁场作用力的方向,下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:根据左手定则的内容知与磁场方向垂直的通电直导线,它受到的磁场作用力与电流方向垂直,与磁场方向垂直.故C正确,A、B、D错误.
故选:C
如图所示,在倾角为θ=45°的斜面上,固定一宽度L=0.25m的平行金属导轨,在导轨上端接入电源和滑动变阻器R,电源电动势E=12V,内阻r=1Ω,一质量m=30g的金属棒ab与两导轨垂直并接触良好.整个装置处于磁感应强度B=0.80T,竖直向上的匀强磁场中(导轨与金属棒的电阻不计).金属导轨是光滑的,取g=10m/s2,要保持金属棒在导轨上静止,求:
(1)金属棒所受到的安培力的大小;
(2)滑动变阻器R接入电路中的阻值.
正确答案
解析
解:(1)金属棒静止在金属导轨上受到重力、支持力和沿斜面向上的安培力而平衡,根据平衡条件,有:
F安=mgsinθ
由于F安=BIL,故:
I==
A…①
(2)设滑动变阻器接入电阻为R,根据闭合电路欧姆定律,有:
I=…②
联立①②解得:
R==
答:(1)通过金属棒的电流的大小为A;
(2)此时滑动变阻器R接入电路中的阻值大小为
如图所示,竖直平面内有两光滑金属圆轨道,平行正对放置,直径均为d,电阻不计.某金属棒长L、质量m、电阻r,放在圆轨道最低点MM‘处,与两导轨刚好接触.两圆轨道通过导线与电阻R相连.空间有竖直向上的匀强磁场,磁感应强度为B.现使金属棒获得垂直纸面向里的初速度vo,当其沿圆轨道滑到最高点NN'处时,对轨道恰无压力(滑动过程中金属棒与圆轨道始终接触良好).重力加速度为g,求:
(1)金属棒刚获得垂直纸面向里的初速度时,判断电阻R中电流的方向;
(2)金属棒到达最高点NN'处时,电路中的电功率;
(3)金属棒从MM'处滑到NN'处的过程中,电阻R上产生的焦耳热.
正确答案
解析
解:(1)磁场方向向上,运动方向向内,根据右手定则,导体棒中的电流向右,故电阻R中的电流向左;
(2)当导体棒沿圆轨道滑到最高点NN‘处时,对轨道恰无压力,重力提供向心力,根据牛顿第二定律,有:
mg=m
解得:
v=
感应电动势为:
E=BLv=BL
电路中的电功率为:
P==
(3)据能量守恒定律,金属棒从MM'处滑到NN'处的过程中,减小的机械能等于电路中的电能,故:
Q=-mg(2R)=
故电阻R上产生的焦耳热为:
QR=Q=
(
)
答:(1)金属棒刚获得垂直纸面向里的初速度时,电阻R中电流的方向向左;
(2)金属棒到达最高点NN'处时,电路中的电功率为;
(3)金属棒从MM'处滑到NN'处的过程中,电阻R上产生的焦耳热为(
).
一根粗细均匀的导线AB长为0.5m,质量为10g,用两根柔软的细线悬挂在磁感应强度为0.4T的匀强磁场中,如图所示,要使悬线的拉力为零,则金属导线中的电流大小和方向为( )
正确答案
解析
解:据平衡条件知安培力与重力等大反向,则安培力方向竖直向上,
BIL=mg=0.01×9.8=0.098N
得:I=A=0.49A
由左手定则判断电流由A向B;
故选:A.
在光滑斜面上放一质量为m、长度为L的导体,如图所示是剖面图.导体所在空间有不同方向的匀强磁场,导体内通有如图所示的电流I,已知斜面的倾角为θ.
(1)当磁场方向竖直向上时,导体静止,求磁感应强度的大小;
(2)若改变磁场方向,在图中画出使导体保持静止的最小磁场的方向.
正确答案
解析
解:(1)当磁场方向水平向上时,F安水平向右,则
FNcosθ=mg
FNsinθ=BIL
解得:
(2)最小F安方向应沿斜面向上,则:
最小的磁场方向应垂直于斜面向上
答:(1)当磁场方向竖直向上时,导体静止,磁感应强度的大小为;
(2)若改变磁场方向,磁场方向如图
下面的四幅图中能反映电动机工作原理的是( )
正确答案
解析
解:
A、当导线圈运动时,电流表的指针会发生偏转,即会产生感应电流,这是电磁感应现象,是发电机的原理,故A错误
B、此实验研究的是通电导体在磁场中受到力的作用,能够反映电动机的工作原理,故B正确;
C、此图研究的是电磁铁的磁性强弱和线圈匝数的关系,故C错误.
D、闭合电路的一根导线做切割磁感线运动,电流表会有示数.此图研究的是电磁感应现象,不符合题意,故D错误
故选:B
位于同一水平面上的两根平行导电导轨,放置在斜向左上方、与水平面成60°角足够大的匀强磁场中,现给出这一装置的侧视图,一根通有恒定电流的金属棒正在导轨上向右做匀速运动,在匀强磁场沿顺时针缓慢转过30°的过程中,金属棒始终保持匀速运动,则磁感强度B的大小变化可能是( )
正确答案
解析
解:以金属棒为研究对象,受力分析如图所示,
F=BIL,θ=90°-α,f=μN,由平衡条件得:
G=N+BILsinθ,f=BILcosθ,
解得:B=,
60°≤α≤90°,μ大小不∈知,则B在磁场缓慢转过30°的过程中,
磁感应强度可能始终变大,也可能先变小后变大,故AD正确,BC错误;
故选AD.
据报道,最近已研制出一种可投入使用的电磁轨道炮,其原理如图所示.炮弹(可视为长方形导体)置于两固定的平行导轨之间,并与轨道壁密接.开始时炮弹在导轨的一端,通以电流后炮弹会被磁力加速,最后从位于导轨另一端的出口高速射出.设两导轨之间的距离w=0.10m,导轨长L=5.0m,炮弹质量m=0.30kg.导轨上的电流I的方向如图中箭头所示.可以认为,炮弹在轨道内运动时,它所在处磁场的磁感应强度始终为B=2.0T,方向垂直于纸面向里.若炮弹出口速度为v=2.0×103m/s,求通过导轨的电流I.忽略摩擦力与重力的影响.
正确答案
解析
解:在导轨通有电流I时,炮弹作为导体受到磁场施加的安培力为
F=IwB ①
设炮弹的加速度的大小为a,则有因而
F=ma ②
炮弹在两导轨间做匀加速运动,因而v2=2aL ③
联立①②③代入题给数据得:I=6×105A
故通过导轨的电流I=6×105A.
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.求:
(1)匀强磁场的磁感应强度B
(2)ab棒对导轨的压力
(3)试求使金属棒平衡的最小的磁感应强度B是多少?方向如何?
正确答案
解析
解:(1)棒静止时,通过受力分析可知.
则有:F=Gtan60°
即:BIL=Gtan60°
解得:B=.
(2)ab棒对导轨的压力与FN大小相等.
故ab棒对导轨的压力为6N.
(3)(3)若要使B取值最小,即安培力F最小.显然当F平行斜面向上时,F有最小值,此时B应垂直于斜面向上,且有:
F=Gsin60°
所以:BminIL=Gsin60°
答:(1)匀强磁场的磁感应强度B为
(2)ab棒对导轨的压力6n
(3)试求使金属棒平衡的最小的磁感应强度B是,方向垂直于斜面向上
(2015秋•青岛校级月考)水平面上有U形导轨NM、PQ,它们之间的宽度为L,M和P之间接入电源,现垂直于导轨搁一根质量为m的金属棒ab,棒与导轨间的动摩擦因数为μ(滑动摩擦力略小于最大静摩擦力),通过棒的电流强度为I,并加一个范围较大的匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向垂直于金属棒ab,与垂直导轨平面的方向夹角为θ,如图所示,金属棒处于静止状态,重力加速度为g,则金属棒所受的摩擦力大小可能为( )
正确答案
解析
解:导体棒受到的安培力为F=BIL,对导体棒受力分析,根据共点力平衡可知,f=Fcosθ=BILcosθ,故B正确
故选:B
如图,两平行光滑导轨相距0.2m,与水平面夹角为30°,金属棒MN的质量为0.2kg,金属棒的电阻R=1Ω,其处在与轨道平面垂直且磁感应强度为5T的匀强磁场中,电源电动势为5V,内阻为1Ω,为使MN处于静止状态,则电阻R1=______Ω;磁感应强度的方向应______.(填“垂直轨道面向上”或“垂直轨道面向下”)(其他电阻不计,g=10m/s2)
正确答案
3
垂直轨道面向上
解析
解:金属棒受重力、支持力和沿斜面向上的安培力,根据共点力平衡,得FA=mgsin30°=1N.又FA=BIL,则.
根据闭合电路欧姆定律,
代入数据得,R1=3Ω.
因为安培力的方向沿斜面向上,根据左手定则,则磁感应强度的方向垂直轨道面向上.
故答案为:3,垂直轨道面向上.
同一通电导线,按不同方式放在同一磁场中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、导线与磁场方向垂直时,F=BIL,故A错误;
B、当导线与磁场方向平行时,F=0,故B错误;
C、通电导线受力方向可以用左手定则判定,C正确;
D、由前面分析知当导线与磁场方向平行时,不受安培力作用,故D错误;
故选:C.
以下说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、通电导线在某处所受安培力为零,可能是磁场方向与电流方向平行导致,故磁场的磁感应强度不一定为零,故A错误;
B、根据公式F=BILsinθ,若长为L、电流为I的导线在某处受到的安培力为F,则该处的磁感应强度B=≥
,故B错误;
C、磁感应强度与试探的电流无关;如果将一段短导线(有电流)放入某处,测得该处的磁感应强度为B,若撤去该导线,该处的磁感应强度仍然为B;故C错误;
D、由于ABC均错误,故D正确;
故选:D.
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