- 磁场
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如图所示,匀强磁场的磁感应强度为B=0.1T,通电直导线与磁场方向垂直,导线长度L=0.2m,导线中电流I=2A.该导线所受安培力F的大小为( )
正确答案
解析
解:导线与磁场垂直,导线受到的安培力:
F=BIL=0.1×2×0.2=0.04N,故ABC错误,D正确.
故选:D.
将长为1m的导线ac从中点b折成如图所示的形状,放入B=0.08T的匀强磁场中,abc平面与磁场垂直.若在导线abc中通入25A的直流电,则整个导线所受安培力大小为______ N.
正确答案
解析
解:设ab=bc=l,由题意有:l=0.5m
导线在磁场内有效长度为L=2lsin60°,故整个通电导线受到安培力大小为:
F=BIL=BI•2lsin60°=0.08×25×2×0.5×=
N,
故答案为:
在倾角为α的光滑斜面上,置一通有电流为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B的最小值和方向
(2)欲使棒静止在斜面上且对斜面无压力,应加匀强磁场B的大小和方向.
正确答案
解析
解:(1)欲使棒静止,则棒受三力平衡,设安培力与斜面的夹角为θ,则:
BILcosθ=mgsinα
解得:B=,
当θ=0°时,B最小,且有:Bmin=.
方向垂直斜面向上.
(2)欲使棒对斜面无压力,则安培力要平衡棒的重力,其受力图如图所示,由平衡条件有:
BIL=mg,
解得:B=
方向为水平向左.
答:(1)欲使棒静止在斜面上,外加匀强磁场的磁感应强度B的最小值为,方向为垂直斜面向上;
(2)欲使棒静止在斜面上且对斜面无压力,外加匀强磁场B的大小为,方向为水平向左.
如图所示,一条形磁铁放在水平桌面上,在它的左上方固定一根直导线,导线与磁场垂直,若给导线通以垂直于纸面向里的电流,则( )
正确答案
解析
解:根据条形磁体磁感线分布情况得到直线电流所在位置磁场方向,如图,在根据左手定则判断安培力方向,如左图;
根据牛顿第三定律,电流对磁体的作用力向右下方,如右图
根据平衡条件,可知通电后支持力变大,静摩擦力变大,向左.
故选:D.
(2015秋•青岛期末)一通电直导体棒用两根绝缘轻质细线悬挂在天花板上,静止在水平位置(如正面图).现在通电导体棒所处位置加上匀强磁场,使导体棒能够静止在偏离竖直方向θ角(如侧面图)的位置.如果所加磁场的强弱不同,则磁场方向的范围是(以下选项中各图,均是在侧面图的平面内画出的,磁感应强度的大小未按比例画)( )
正确答案
解析
解:对导体棒受力分析可知导体棒受到的安培力与重力和绳子的拉力的合力大小相等,方向相反,故由左手定则可以判断出磁场的方向范围;故C正确,ABD错误
故选:C
如图,两根倾斜金属导轨M、N与地面的夹角θ=37°,两导轨间距为d=0.5m,金属棒ab的质量为m=0.1kg,放在导轨上且与导轨垂直.磁场的磁感应强度大小为B=1T,方向垂直导轨平面向下,电源的电动势为E=4V,R为滑动变阻器,其他电阻不计.调节滑动变阻器,使金属棒在导轨上静止.
(1)若导轨光滑,则滑动变阻器的阻值为多少?
(2)若金属棒与导轨间的动摩擦为μ=0.25,则滑动变阻器的阻值为多少?
正确答案
解析
解:(1)安培力与重力沿斜面的分力平衡
(2)刚好不上滑
解得:R=2.5Ω
刚好不下滑
解得:R=5Ω
所以要保持静止应满足2.5Ω≤R≤5Ω
答:(1)若导轨光滑,则滑动变阻器的阻值为
(2)若金属棒与导轨间的动摩擦为μ=0.25,则滑动变阻器的阻值为2.5Ω≤R≤5Ω
如图所示,在倾角为α的光滑斜面上,垂直纸面放置一根长为L,质量为m的直导体棒,在导体棒中的电流I垂直纸面向内时,欲使导体棒静止在斜面上,所加匀强磁场的磁感应强度最小为______.
正确答案
解析
解:当磁场方向垂直于斜面向上时,此时磁感应强度最小,有共点力平衡可知:
mgsinθ=BIL
解得:B=,垂直于斜面向上
故答案为:.
如图所示,在倾角都为θ的光滑导轨上,放一根长为l、质量为m的金属棒ab,在金属棒所在空间存在磁感应强度为B、方向竖直向上的匀强磁场,金属棒ab在磁场中始终处于静止状态,则金属棒ab中的电流大小为______,方向为______.(填“a到b”或“b到a”)
正确答案
b到a
解析
解:F安=BIl ①
由平衡条件有:F安=mgtanθ ②
由①②可得:F=
方向:由b指向a
故答案为:、b 到a.
(2015秋•历城区期末)如图所示,质量为m的导体棒MN静止在水平导线上,导轨宽度为L,导体棒离开左侧连接电源的导线距离为d,已知电源的电动势为E,内阻为r,导体棒的电阻为R,其余部分与接触电阻不计,磁场方向垂直导体棒斜向上与水平面的夹角为θ,磁感应强度为B,则( )
正确答案
解析
解:A、有闭合电路的欧姆定律可知导体棒两端的电压为U=,故A错误;
B、回路中的电流为I=,受到的安培力为F=BIL=
,故B错误;
C、穿过导体棒和电源所围成回路的磁通量大小为∅=BLdsinθ,故C错误
D、根据共点力平衡可知受到的摩擦力为f=,故D正确
故选:D
(2015春•阳东县校级月考)如图所示,两平行光滑导轨相距0.2m,与水平面夹角为30°,金属棒ab的质量为0.2kg,金属棒的电阻为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,为使金属棒ab处于静止状态,则滑动变阻器电阻R应为多少?(其他电阻不计)
正确答案
解析
解:分析导体棒受力情况,作出力图,如图,根据平衡条件和安培力公式得
BIL=mgsin30°
解得,I=1A
由欧姆定律得,I=
代入解得,R=3Ω
答:滑动变阻器电阻R应为3Ω
如图,A为固定的水平长直导线,质量为m的条形磁铁置于水平桌面上,当直导线中通以图示方向的电流时,磁铁处于静止状态,则磁铁受到水平面的支持力N的大小及摩擦力方向( )
正确答案
解析
解:磁铁的磁感线在它的外部是从N极到S极,所以导线处的磁感线是斜向右上的,电流的方向垂直与纸面向里,根据左手定则,导线受磁铁给的“安培力”方向斜向右下,如下图所示:
则磁铁受到的磁场力的方向斜向左上,
根据平衡条件之N<mg,f向右;
故选:B.
矩形线框abcd被一根细绳悬挂于天花板上,线框中通有如图所示的顺时针方向的电流I1,线框中心的正下方有一与线框平面垂直的长直导线,当导线中通入向里的电流I2时,关于线框运动及细绳拉力变化的判断正确的是( )
正确答案
解析
解:电流I2的方向向里,根据安培定则可知,电流I2周围的磁场的方向为顺时针方向,ad边与bc边所在处的磁场的方向向右,根据左手定则,ad受到的安培力的方向向里,bc受到的安培力的方向向外,所以线框发生转动,
由同向电流相互吸引,反向电流相互排斥可知,线框转动后,电流I2对下边的电流的作用力是吸引力,对上边的电流的作用力的排斥力,由于下边的电流距离I2比较近,所以下边的电流受到的安培力比较大,整体受到向下的磁场力,所以细绳的拉力增大.
故选:A
下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、电荷处在电场强度为零的地方,受到的电场力一定为零,故A正确;
B、一小段通电导线在某处不受磁场力的作用,则该处磁感应强度不一定为零,可能平行与磁场放置,故B正确;
C、磁场的强弱只与磁场本身有关,故导线受力大小无关,故C错误;
D、根据E=知,电荷受到的电场力与所带电荷量的比值表示该点电场的强弱.故D正确;
故选:ABD
如图所示的天平可用来测定磁感强度.天平的右臂下面挂有一个矩形线圈,宽为l,共N匝,线圈的下部悬在匀强磁场中,磁场方向垂直纸面.当线圈中通有电流I(方向如图)时,在天平左、右两边加上质量各为m1、m2的砝码,天平平衡.当电流反向(大小不变)时,右边再加上质量为m的砝码后,天平重新平衡,求磁感应强度B?
正确答案
解析
解:当电流反向(大小不变)时,右边再加上质量为m的砝码后,天平重新平衡,说明原来的安培力向下,根据左手定则,磁场方向垂直向内;
电流方向反向,则安培力方向反向,变为竖直向上,相当于右边少了两倍的安培力大小,所以需要在右边加砝码.则有:
mg=2NBIL
解得:B=
答:磁感应强度B为,方向垂直向内.
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,当导线中通以水平向右的电流时,它受到的安培力方向为垂直导线______(填“向上”或“向下”).如果将通过导线中的电流增大到原来的2倍,其它条件保持不变,则导线受到的安培力大小为原来的______ 倍.
正确答案
向上
2
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M流向N,根据左手定则可得,安培力的方向竖直向上;
设磁感应强度为B.导线长L,电流为I时受到的安培力为:F=BIL
当导线中的电流增大到原来的2倍,其它条件保持不变时,此时的安培力为:F′=BI′L=2BIL=2F,即导线受到的安培力大小为原来的2倍.
故答案为:向上,2.
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