- 磁场
- 共6748题
电磁炮通过安培力做功把电能转化成动能,将炮弹发射出去.如图所示,间距为L的两根相互平行的水平光滑导轨MM′和NN′,固定在磁感应强度大小为B,方向垂直于导轨平面的匀强磁场中,炮弹置于金属架PQ上,PQ与导轨垂直且接触良好.当PQ中通以大小为I,方向由P指向Q的电流时,金属架和炮弹一起水平向右运动,则金属架与炮弹所受安培力方向水平______(填“向左”或“向右”),大小为______;匀强磁场的方向竖直______(填“向上”或“向下”).
正确答案
右
BIL
上
解析
解:金属架与炮弹在安培力作用下向右加速运动,故受到的安培力向右,由F=BIL可知受到的安培力为BIL,由左手定则可知磁场方向竖直向上
故答案为:右,BIL,上
直导线ab与线圈的平面垂直且隔有一小段距离,其中直导线固定,线圈可自由运动,当通过如图所示的电流方向时(同时通电),从左向右看,线圈将( )
正确答案
解析
解:根据右手螺旋定则知,直线电流在左侧点的磁场方向竖直向下,与等高点电流方向平行,所以左侧的等高点不受安培力.同理,右侧的等高点的电流也不受安培力的作用;
取线圈上下位置一微元研究,上边微元电流方向竖直向上,直线电流在此处位置产生的磁场方向为左上方,根据左手定则,上边微元受到的安培力垂直纸面向外;下边微元电流方向也是向上,直线电流在此处位置产生的磁场方向为右上方,根据左手定则,下边微元所受安培力垂直纸面向里,所以圆形线圈将以等高线的直径为轴顺时针转动,在转动的过程中右侧的电流受到的安培力方向向左,所以小球会同时靠近导线.
故选:B
如图所示,通电直导线长为2m,通以1A的电流,置于匀强磁场中,磁感应强度为0.1T,导线与磁场方向垂直.则导线受到安培力的大小和方向( )
正确答案
解析
解:长度为2m的通电直导线,垂直放置于匀强磁场的磁感应强度为0.1T,通入电流为1A,则由公式可得安培力的大小为F=BIL=0.1×1×2N=0.2N.
电流的方向竖直向上,磁场的方向垂直向里,根据左手定则可知,安培力的方向水平向左,所以B正确.
故选:B
一根长L=0.2m的直导线,通有I=5A的电流,放入磁感应强度B=IT的匀强磁场中.问:
(1)当导线方向与磁场方向平行时,导线会不会受到安培力?
(2)当导线方向与磁场方向垂直时,导线受到的安培力是不是最大?
(3)导线受到的最大的安培力是多大?
正确答案
解析
解:(1)当导线方向与磁场方向平行时,导线不会受到安培力;
(2)、(3)当导线方向与磁场方向垂直时安培力最大,导线所受的最大的安培力是:
F=BIL=1×5×0.2N=1N.
答:(1)不会;
(2)是最大;
(3)最大的安培力是1N.
如图所示,要使线框abcd在受到磁场力作用后,ab边向纸外,cd边向纸里转动,可行的方法是( )
正确答案
解析
解:A、当加方向垂直纸面向外的磁场,通方向为a→b→c→d→a的电流时,根据左手定则可知:各边所受安培力均指向中心处,则线框无法转动,故A错误;
B、当加方向平行纸面向上的磁场,通以方向为a→b→c→d→a的电流时,根据左手定则可知:ab边受到的安培力垂直纸面向外,cd边受到的安培力垂直纸面向里,而另两边由于平行于磁感线,所以不受到安培力.故B正确;
C、当加方向平行于纸面向下的磁场,通以方向为a→b→c→d的电流时,根据左手定则可知:ab边受到的安培力垂直纸面向里,cd边受到的安培力垂直纸面向外,而另两边由于平行于磁感线,所以不受到安培力.故C错误;
D、当加方向垂直纸面向内的磁场,通方向为a→b→c→d→a的电流时,根据左手定则可知:各边所受安培力均背离中心处,则线框无法转动,故D错误;
故选:B
导电的正方形线框abcd边长为l,质量为m,每边的电阻均为r0,线框置于xoy光滑水平面上,处在磁感强度大小为B的匀强磁场中.现将ab通过柔软导线接到电压为U的电源两端,求:
(1)若磁场方向竖直向下,正方形线框所受安培力的方向和线框的加速度大小;
(2)若磁场方向沿y轴正方向,请分析回答线框通电后可能会出现哪些情况?
正确答案
解析
解:(1)根据左手定则,安培力的方向沿+y轴方向
,
根据F=BIl,线框所受的安培力的合力为 F=Fab+Fdc=
线框的加速度大小为
(2)若磁场方向方向沿y轴正方向,由于电阻不同,导致电流大小不同,则受安培力的大小不同,
因此线框可能会①保持静止②向上跳起并转动
答:(1)若磁场方向竖直向下,正方形线框所受安培力的方向为沿+y轴方向和线框的加速度大小;
(2)若磁场方向沿y轴正方向,请分析回答线框通电后,线框可能会①保持静止②向上跳起并转动.
如图所示,一导体棒放置在处于匀强磁场中的两条平行金属导轨上,并与金属导轨组成闭合回路.当回路中通有电流时,导体棒受到安培力作用.要安培力减小,可采用的方法有( )
正确答案
解析
解:由安培力的公式F=BIL 可得,减小磁感应强度 或减小电流强度均可实现安培力减小.
故选:BD
由感应电动势E=______,感应电流I=______和安培力公式F=______得F=______.
正确答案
BLv
BIL
解析
解:由法拉第电磁感应定律:E=BLv
根据欧姆定律:I=
安培力:F=BIL
整理得:F=
故答案为:BLv;;BIL;
.
如图所示,在磁感强度为B的匀强磁场中,有一个边长为L的正六边形线圈,线圈平面垂直于磁场方向,线圈通有顺时针方向的电流,电流强度大小为I,则线圈所受安培力的大小为______;若去掉其中的一条边,其余各条边的电流不变,则剩余的五条边所受安培力的大小为______(线圈不发生形变).
正确答案
0
BIL
解析
解:据题,线圈平面垂直于磁场方向,根据左手定则可知,各边受到的安培力方向垂直边向外,由力的平行四边形定则,可得,合力为零.
正六边形线圈abcdef在匀强磁场中受到的安培力的合力为零,则ab边所受的安培力与其余五条边所受安培力的合力大小相等,方向相反,所以去掉边ab后,剩余的五条边所受安培力的大小与原来ab所受的安培力大小相等,即为BIL
故答案为:0,BIL.
所示,一根通有电流I的铜棒MN,用悬线挂在磁感应强度为B的匀强磁场中,此时两根悬线处于绷紧状态,下列哪些措施可使悬线中张力为零( )
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M流向N,根据左手定则可得,安培力的方向竖直向上,由于此时悬线上有拉力,为了使拉力等于零,则安培力必须增加;
根据安培力公式FA=BIL,可以适当增加电流强度I,或增大磁场的磁感应强度B;
故AD错误,BC正确;
故选:BC
如图所示,放在台秤上的条形磁铁两极未知,为了探明磁铁的极性,在它中央的正上方固定一导线,导线与磁铁垂直,给导线通以垂直纸面向外的电流,则( )
正确答案
解析
解:A、B、如果台秤的示数增大,说明电流对磁铁的作用力向下,根据牛顿第三定律得到磁体对电流的安培力向上,根据左手定则,电流所在位置磁场向右,故磁体左侧为N极,右侧为S极,故A正确,BC错误;
D、由A分析,结合F=BIL可得,随电流的增大,安培力也增大,但由于磁极不知,所以台秤示数可能定增大,也可能减小,故D错误;
故选:A.
如图是导轨式电磁炮实验装置示意图.两根平行长直金属导轨沿水平方向固定,其间安放金属滑块(即实验用弹丸).滑块可沿导轨无摩擦滑行,且始终与导轨保持良好接触.电源提供的强大电流从一根导轨流入,经过滑块,再从另一导轨流回电源.滑块被导轨中的电流形成的磁场推动而发射.在发射过程中,该磁场在滑块所在位置始终可以简化为匀强磁场,方向垂直于纸面,其强度与电流的关系为B=kI,比例常量k=2.5×10-6T/A.已知两导轨内侧间距为l=3.0cm,滑块的质量为m=30g,滑块沿导轨滑行5m后获得的发射速度为v=3.0km/s(此过程视为匀加速运动).
(1)求发射过程中金属滑块的加速度大小;
(2)求发射过程中电源提供的电流强度大小.
正确答案
解析
解:(1)由匀加速运动公式与:
a==9×105m/s2
(2)由安培力公式和牛顿第二定律,有:
F=IBl=kI2l,
kI2l=ma
因此有:I==6.0×105A
答:(1)发射过程中金属滑块的加速度大小9×105m/s2;
(2)发射过程中电源提供的电流强度大小6.0×105A;
一根长直导线穿过载有恒定电流的环形导线中心且垂直于环面,导线中的电流方向如图所示.则环的受力方向( )
正确答案
解析
解:在图中,根据安培定则可知,直线电流的磁场与导线环平行,则环形导线不受安培力.故D正确,ABC错误.
故选:D.
元电荷e=______
电流的单位是:______
焦耳定律的表达式:______
安培力的方向既______于磁场方向又______电流方向.
正确答案
1.6×10-19C
安培
Q=I2Rt
垂直
垂直
解析
解:元电荷e=1.6×10-19C;
电流的单位是:安培(A);
焦耳定律的表达式:1.6×10-19C;
安培力的方向既垂直于磁场方向又垂直电流方向;
故答案为:1.6×10-19C,安培,Q=I2Rt,垂直,垂直.
如图所示,将长50cm,质量为10g的均匀金属棒ab两端用两只相同的弹簧悬挂成水平状态,位于垂直纸面向里的匀强磁场中.当金属棒中通过0.4A电流时,弹簧恰好不伸长,求:
(1)匀强磁场中磁感应强度是多大.
(2)当金属棒通0.2A由a到b的电流时,弹簧伸长1cm,如果电流方向由b到a,而电流大小不变,弹簧伸长又是多少.(取g=9.8m/s2)
正确答案
解析
解:(1)由题可知:F安=mg
即:BIL=mg
解之得:
(2)当电流由a→b时,金属棒的受力情况为:
F安+2kx=mg
即:BIL+2kx=mg
解之得:=2.5N/m
当电流由b→a,金属棒的受力情况为:
mg+F安=2kx1
解之得,=0.03m=3cm
答:(1)匀强磁场中磁感应强度是0.49T;
(2)当金属棒中通过0.2A由a到b的电流时,弹簧伸长为1cm,如果电流方向由b到a,而电流大小不变,弹簧又伸长是3cm
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