- 磁场
- 共6748题
如图所示,水平放置的两根平行金属导轨相距0.2m,上面有一质量为0.04kg的均匀金属棒ab,电源电动势为6V、内阻为0.5Ω,滑动变阻器调到2.5Ω时,要在金属棒所在位置施加一个磁场才能使金属棒ab对轨道的压力恰好为零.
求:(1)磁场的方向
(2)磁场的大小.
正确答案
解析
解:当安=…①,ab对轨道的压力恰好为零,
安= …②
回路中电流为 I=…③
代入数据解得B=1T,且方向水平向左;
答:(1)磁场的方向水平向左
(2)磁场的大小为1T
如图所示,一正方形线圈,其中电流I恒定不变,用两条长度相等的绝缘细线静止悬挂于水平长直导线CD的正下方.当导线CD中没有电流时,两条细线中拉力都是T,当导线CD中电流为I1时,两条细线中拉力都是klT(O<k1<1),当导线CD中电流为I2时,两条细线中拉力都是k2T(k2>1).下列正确的是( )
正确答案
解析
解:A、当导线CD中没有电流时,两条细线中拉力都是T;
当导线CD中电流为I1时,两条细线中拉力都是klT(O<k1<1);
故拉力减小,说明CD与导线框是吸引力,同向电流相互吸引,故CD导线与线框上边电流同向,故I1的方向是C→D;故A正确;
B、当导线CD中没有电流时,两条细线中拉力都是T;当导线CD中电流为I2时,两条细线中拉力都是k2T(k2>1);故说明CD导线与线框上边间是排斥力,是异向电流,故I2的方向是D→C;故B错误;
C、D、由于不知道k1、k2的具体大小,故无法判断电流I1与I2的大小,故C错误,D错误;
故选:A.
如图所示,矩形线圈abcd置于匀强磁场中,线圈平面和磁场垂直.ab=cd=0.2m,bc=ad=0.1m.线圈中的电流强度I=4.0A,方向如图.已知穿过线框的磁通量φ=0.016Wb.求:
(1)匀强磁场的磁感强度B=?
(2)底边bc所受磁场力的大小和方向?
正确答案
解析
解:(1)由φ=BS可得:B=
(2)受到的安培力为:F=BILbc=0.8×4×0.1N=0.32N
由左手定则可知安培力向上
答:(1)匀强磁场的磁感强度为0.8T
(2)底边bc所受磁场力的大小为0.32N,方向向上
在磁感应强度为0.5T的匀强磁场中,放一条与磁场方向垂直的长度为0.5米的通电导线,导线中的电流为4A,这条导线在与磁场方向垂直的平面内沿安培力的方向移动了0.6米,则安培力对导线做的功为______J.
正确答案
0.6
解析
解:由于导线和磁场垂直,故可知导线受到的安培力为:
F=BIL=0.5×0.5×4N=1N.
故安培力做功为:W=Fx=1×0.6J=0.6J
故答案为:0.6
把长L=0.2m,阻值R=1.4Ω的导体棒置于磁感应强度B=1.0×10-2T的匀强磁场中,使导体棒和磁场方向垂直,如图所示,若导体棒与一电动势E=3V,内阻r=0.1Ω的电源形成闭合回路,电流方向水平向左,则导体棒受到的安培力大小为多少?安培力的方向如何?
正确答案
解析
解:(1)由闭合电路欧姆定律可得解得:I==2A
根据安培力公式为:F=BIl=0.01×2×0.2=0.004N
(2)由左手定则可知,安培力的方向竖直向下.
答:则导体棒受到的安培力大小为0.004N,安培力的方向竖直向下
如图所示,有一匀强磁场,磁感应强度B=1T.有一段长L=0.2m的导线垂直磁场方向放置,当导线中通以I=1.5A的水平向右的电流时,
(1)判断导线所受安培力的方向是垂直导线向上还是向下;
(2)求导线所受到的安培力F的大小.
正确答案
解析
解:(1)由左手定则可以判断出,导线所受安培力的方向垂直导线向上.
(2)导线受到的安培力:F=BIL=1×1.5×0.2N=0.3N
答:(1)导线所受安培力的方向是垂直导线向上;
(2)导线所受到的安培力F的大小为0.3N.
把一根长为L=10cm的直导线垂直磁感线方向放入如图所示的匀强磁场中.试问:
(1)当导线中通以I1=2A的电流时,导线受到的安培力大小为1.0×10-7N,该磁场的磁感应强度B的大小为多少?
(2)若该导线中通以I2=3A的电流,试求此时导线所受安培力F的大小,并在图中画出安培力的方向.
正确答案
解析
解:(1)根据F=BIL得,B=.
(2)当导线中的电流变化时,导线所在处的磁场不变,则
F=BIL=5×10-7×3×0.1N=1.5×10-7N.
根据左手定则知,导线所受的安培力方向垂直导线向上.
答:(1)磁场的磁感应强度B的大小为5×10-7T.
(2)此时导线所受安培力F的大小为1.5×10-7N,方向垂直导线向上.
如图所示,光滑的平行导轨间距为L,倾角为θ,处在竖直方向的匀强磁场中.导轨中接入电动势为E、内阻为r的直流电源,电路中其余电阻不计,欲使将质量为m、电阻为R的导体棒静止在斜面上,求磁感应强度B的大小和方向.
正确答案
解析
解:回落中的电流为:I=
对导体棒受力分析磁场方向竖直向上,可知:mgtanθ=BIL
解得:B=
答:磁感应强度B的大小为,方向竖直向上
如图,金属导轨水平放置,导轨间的距离为L,处在磁感应强度为B的匀强磁场中,磁场方向与导轨平面成θ角.金属导轨的一端接有电动势为E、内阻为r的直流电源.现把一根金属杆ab放在金属导轨上,金属杆静止.金属杆ab质量为m,长为L,电阻为R,求:
(1)通过金属杆ab的电流;
(2)棒ab受到的摩擦力,及棒ab对导轨的压力.
正确答案
解析
解:(1)导体不动,电路中只有电源和导体有电阻,所以有:I=
(2)金属杆ab静止,合外力为零,则:
安培力为:F=BIL
摩擦力为:f=Fsinθ
得:f=
支持力为:N=mg+Fcosθ
得:N=mg+
由牛顿第三定律得棒ab对导轨的压力为:N′=mg+
答:(1)通过金属杆ab的电流为;
(2)棒ab受到的摩擦力为,及棒ab对导轨的压力为mg+
.
(多选)如图,在光滑水平面上一轻质弹簧将挡板和一条形磁铁连接起来,此时磁铁对水平面压力大小为N1,现在磁铁左上方位置固定一导体棒,当导体棒中通以垂直纸面向里的电流后,磁铁对水平面压力大小为N2,则以下说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、B、以导体棒为研究对象,根据左手定则判断可知,其所受安培力方向为斜向右下方,根据牛顿第三定律分析得知,磁铁受到的安培力方向斜向左上方,则磁铁将向左运动,弹簧被压缩,长度将变短.故A正确,B错误.
C、D由于磁铁受到的安培力方向斜向左上方,对地面的压力减小,则N1>N2.故C错误D正确.
故选:AD.
有一段导线长1cm,通过5A的电流,把它置于磁场中的某点时,受到的磁场力0.1N,则该点的磁感应强度B可能值为( )
正确答案
解析
解:长为1cm,电流强度为5A,把它置入某磁场中某点,受到的磁场力为0.1N,
当垂直放入磁场时,则公式B=得:B=2T,
若不是垂直放入磁场时,则磁感应强度比2T还要大.
所以该点磁感应强度可能值为≥2T
故选:BCD
一匀强磁场磁感应强度为0.05T,一根长20cm的通电直导线垂直磁场放入匀强磁场中受到安培力大小为0.02N,则通过该导体的电流______A.
正确答案
2
解析
解:当B与I垂直时有F=BIL,则:I==
=2A.
故答案为:2.
在倾角为α的光滑斜面上,置一根通有电流I,长为L,质量为m的导体棒,如图所示,试求:
(1)欲使棒静止在斜面上,外加匀强磁场的磁感应强度的最小值和方向;
(2)欲使棒静止在斜面上且对斜面无压力,外加匀强磁场的磁感应强度的最小值和方向;
(3)分析棒有可能静止在斜面上且要求B垂直于L,外加匀强磁场的方向范围.
正确答案
解析
解:(1)当安培力F平行于斜面向上时B最小,即:BIL=mgsinα
得:B=
据左手定则可知:B的方向垂直于斜面向上
(2)由平衡条件可知:
mg=BIL
B=
据左手定则可知:方向水平向左.
(3)为讨论方便,如图所示,欲使棒有可能平衡,安培力的方向需限定在图F1和F2之间,据图看出,F的方向应包括F2的方向,但不包括F1的方向,据左手定则:B与x轴的夹角θ满足α<θ≤π.
答:(1)欲使棒静止在斜面上,外加匀强磁场的磁感应强度B的最小值,方向垂直与斜面向上.
(2)欲使棒静止在斜面上且对斜面无压力,外加匀强磁场的磁感应强度B的大小,方向水平向左.
(3)分析棒有可能静止在斜面上且要求B垂直l,应加外磁场的方向范围足α<θ≤π
如图所示,金属导轨与水平面成α=30°倾斜放置,导轨间距L=0.5m,顶端接有E=6V,内电阻r=1Ω的电源,下端接有阻值R=4Ω的电阻,空间有磁感应强度B=2T的垂直于斜面向上的匀强磁场,导轨上放有质量m=0.25kg,电阻也为R=4Ω的金属棒且处于静止状态,导轨的电阻不计,g=10m/s2,下列关于金属棒所受静摩擦力的说法正确的是( )
正确答案
解析
解:金属棒受力分析,重力、安培力、摩擦力和导轨的支持力而处于平衡状态.
根据闭合电路欧姆定律可得,,
由于垂直于斜面向上,则安培力大小,F=BIL=2×2×0.5N=2N,
重力的下滑分力,G1=mgsinα=0.25×10×0.5N=1.25N,
由于金属棒处于静止状态,所以导轨给金属棒的静摩擦力是沿着斜面向下,大小为(2-1.25)N=0.75N,故D正确,ABC均错误,
故选:D
(2015秋•北京校级期末)如图,条形磁铁平放于水平桌面上,在它的正中央上方固定一根直导线,导线与磁场垂直,现给导线中通以垂直于纸面向外的电流,则下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、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上方,导线所在处磁场水平向左;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,小于磁铁的重力,故A正确,BC错误.
D、由于导线处于磁铁正中央,磁铁受到的导线的磁场力竖直向上,因此磁铁对桌面没有运动趋势,故D错误,
故选:A.
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