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题型:填空题
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填空题

边长为l、粗细均匀的N匝正方形线圈abcd,总质量为m,以水平方向的一边ab为轴可自由转动,线框处在方向竖直向上的匀强磁场中,如图所示,当线框中通入电流I时,线框转至其平面与竖直方向成θ角时达到平衡,则磁感应强度B的大小为______.若可以改变磁场的方向,但通入线框的电流大小、方向不变,仍然要使该线框平衡在图示位置,则所加匀强磁场的磁感应强度B的最小值为______

正确答案

解析

解:当线框中通入电流I时,线框转至其平面与竖直方向成θ角时达到平衡,如左图所示,

则有:N

解得:

当改变磁场方向,要使磁感应强度最小,则安培力最小,所以安培力的力臂最长,如右图所示,

则有:

 解得:

故答案为:

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题型:简答题
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简答题

一根长L=0.2m的直导线,通有I=2A的电流,放入磁感应强度B=1T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当导线方向与磁场方向垂直时,导线所受的安培力F=BIL=1×2×0.2N=0.4N.

答:(1)不会;(2)导线受到的安培力是0.4N.

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题型:简答题
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简答题

如图所示,在倾角为α的光滑斜面上,放置一根长为L,质量为m,通过电流为I的导线,若另加一匀强磁场,下列情况下,导线始终静止在斜面上(重力加速度为g):

(1)若磁场方向竖直向下,则磁感应强度B为多少?

(2)若使磁感应强度最小,求磁感应强度的方向和磁感应强度的最小值.

正确答案

解析

解:(1)对导线受力分析,由平衡条件得:

BIL=mgtanα

得:B=

(2)若使磁感应强度最小,方向应垂直斜面向下,

B0IL=mgsinα

B=

(1)若磁场方向竖直向下,则磁感应强度B为

(2)若使磁感应强度最小,磁感应强度的方向应垂直斜面向下,磁感应强度的最小值为B=

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题型:简答题
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简答题

在赤道上,地磁场是从南向北的匀强磁场,B=5×10-5T,在赤道上有一根长为l=20m的直导线,通过的由西向东电流为I=30A,则这根直导线的安培力为多大?方向如何?

正确答案

解析

解:磁场的方向与电流的方向垂直,则F=BIL=5×10-5×30×20N=3×10-2N.根据左手定则,安培力的方向竖直向上.

答:这根直导线的安培力0.03N,方向竖直向上

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题型:简答题
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简答题

北半球某地地磁场磁感应强度的水平分量是5×10-5T,地磁场方向与地平面夹角为60°,有一条东西方向放置的导线与地磁场方向垂直,电流方向自东向西,电流为2A.求1m长的导线受到的地磁场的作用力的大小和方向.

正确答案

解析

解:该出的磁场强度为B=

根据安培力公式F=BIL=1×10 -4×2×l=2×10 -4N.

根据左手定则可知,方向垂直于磁场方向斜向下

答:1m长的导线受到的地磁场的作用力的大小为2×10 -4N和方向垂直于磁场方向斜向下.

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题型:简答题
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简答题

磁场对通电导线有力的作用,而电流是由电荷的定向移动形成的,磁场对运动电荷是否也有力的作用?若有,其与安培力有什么关系?

正确答案

解析

解:磁场对运动电荷有力的作用,安培力实际上是所有电荷所受洛伦兹力的合力.

故答案为:有,安培力是所有电荷所受洛伦兹力的合力.

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题型: 单选题
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单选题

在磁场中的同一位置放置一条直导线,导线的方向与磁场方向垂直.先后在导线中通入不同的电流,导线所受的力也不一样,图中几幅图象表现的是导线受的力F与通过的电流I的关系.a,b各代表一组F,I的数据.下列图中正确的是(  )

A

B

C

D

正确答案

C

解析

解:在匀强磁场中,当电流方向与磁场垂直时所受安培力为:F=BIL,由于磁场强度B和导线长度L不变,因此F与I的关系图象为过原点的直线,故ABD错误,C正确.

故选:C.

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题型:简答题
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简答题

如图所示,有一根导线ab紧靠在竖直导轨上,它们之间的动摩擦因数为u=0.5,匀强磁场方向竖直向上,磁感应强度B=0.4T.如果导线的质量为M=0.01kg,长度L=0.20m,问在导线ab上至少要通以多大的电流才能使它保持静止,电流方向如何?(g取10m/s2

正确答案

解析

解:根据平衡条件:Mg=f

f=μBIL

得:I=2.5A

若受向里的安培力,由左手定则知电流由b向a;

答:ab上至少要通以2.5A的电流才能使它保持静止,电流方向由b向a.

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题型:简答题
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简答题

如图所示,两平行水平放置的金属导轨间的距离L=0.4m,在导轨所在平面内,分布着方向垂直纸面向外的匀强磁场.金属导轨的一端接有电动势E=5v、内阻r=0.5Ω的直流电源.现把一个质量m=0.5kg的导体棒ab放在金属导轨上,导体棒始终保持静止.导体棒与金属导轨垂直且接触良好,导轨与导体棒之间的动摩擦因数μ=0.2.导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R=1.5Ω.金属导轨电阻不计.假设金属导轨与导体棒之间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力(g=10m/s2)问:

(1)通过导体棒的电流大小

(2)导体棒受到的安培力的方向

(3)为使导体棒始终保持静止,磁感应强度不能大于多少.

正确答案

解析

解:(1)导体棒、金属导轨和直流电源构成闭合电路,根据闭合电路欧姆定律有:

I=A

(2)由左手定则可知受到的安培力方向向右

(3)导体棒受到的安培力:

F=BIL

受到的摩擦力为f=μmg

由BIL=μmg解得

B=1T

答:(1)通过导体棒的电流大小为2.5A

(2)导体受到的安培力的方向向右

(3)为使导体棒始终保持静止,磁感应强度不能大于1T

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题型:简答题
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简答题

如图所示,劲度系数为k的轻质弹簧下端挂有匝数为n的矩形线框abcd,bc边长为l,线框的下半部处在匀强磁场中,磁感应强度大小设为B,方向与线框平面垂直,在图中垂直于纸面向里,线框中通以电流I,方向如图11所示.开始时线框处于平衡状态.令磁场反向,磁感应强度的大小仍为B,线框达到新的平衡.在此过程中线框位移的大小是x,位移的方向______,用此实验装置测出B=______

正确答案

解析

解:当存在垂直于纸面向里的磁场时,由左手定则判断线框所受安培力向上,根据受力平衡:

F1+nBIL=mg

当改为向外的磁场后,线框所受安培力向下,则位移向下:

F2=mg+nBIL

此过程中线框位移的大小x==

所以磁场B=

故答案为:向下;

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题型: 单选题
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单选题

(2015秋•长春校级期末)如图A所示,一定质量的通电导体棒ab置于倾角为θ的粗糙导轨上,在图B所加各种大小相同方向不同的匀强磁场中,导体棒ab均静止,则下列判断错误的是(  )

A四种情况导体受到的安培力大小一定相等

BA中导体棒ab与导轨间摩擦力不可能为零

CB中导体棒ab可能是二力平衡

DC、D中导体棒ab与导轨间摩擦力可能为零

正确答案

D

解析

解:A、导体棒受到的安培力F=BIL,因B大小相同,电流相同,故受到的安培力大小相等,故A正确;

B、杆子受竖直向下的重力、水平向右的安培力和垂直于斜面向上的斜面的支持力,若三个力平衡,则不受摩擦力,故B正确;

C、杆子受竖直向下的重力、竖直向上的安培力,若重力与安培力相等,则二力平衡,故C正确;

D、杆子受重力、竖直向下的安培力、支持力,要想处于平衡,一定受摩擦力,D杆子受重力、水平向左的安培力,支持力,要想处于平衡,一定受摩擦力,故D错误;

因选错误的,故选:D

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题型:填空题
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填空题

如图所示,质量为m、边长为L的正方形线圈ABCD由n匝导线绕成,线圈中有顺时针方向大小为I的电流,在AB边的中点用细线竖直悬挂于轻杆一端,轻杆另一端通过竖直的弹簧固定于地面,轻杆可绕杆中央的固定转轴O在竖直平面内转动.在图中虚线的下方,有与线圈平面垂直的匀强磁场,磁感强度为B,平衡时,CD边水平且线圈有一半面积在磁场中,忽略电流I产生的磁场,穿过线圈的磁通量为______;弹簧受到的拉力为______

正确答案

BL2/2

mg+nBIL

解析

解:穿过线圈的磁通量为

根据左手定则可知,CD边所受安培力为nBIL,而方向竖直向下;

由杠杆平衡条件得:mg+nBIL=F

解得:F=mg+nBIL

故答案为:; mg+nBIL

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题型:简答题
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简答题

把长L=0.2m的导体棒置于磁感应强度B=10T的匀强磁场中,使导体棒和磁场方向垂直,如图所示若导体棒中的电流I=2A,方向向左,求:

(1)导体棒受到的安培力大小和方向;

(2)若导线的重0.1kg,g取10m/s2,不计空气阻力,导线的加速度大小.

正确答案

解析

解:(1)解:由图看出,导体棒与匀强磁场垂直,则安培力大小为:

F=BIL=10×2×0.2N=4N

根据左手定则判断可知,安培力的方向向下.

(2)根据牛顿第二定律可得:F+mg=ma

得:a=

答:(1)导体棒受到的安培力大小为4N,方向竖直向下;

(2)若导线的重0.1kg,g取10m/s2,不计空气阻力,导线的加速度大小为50m/s2

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题型:填空题
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填空题

如图所示是一种自动跳闸的闸刀装置,O是固定转动轴,A是绝缘手柄,C是闸刀卡口,M、N是通电的电极,闸刀处在垂直纸面向里的磁感 应强度B=1T的匀强磁场中,CO间距离是10cm,C处最大静摩擦力是0.1N,今通以图示方向的电流,要使闸刀能自动跳闸,其所通电流至少为______A.

正确答案

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解析

解:根据平衡条件,闸刀受到的安培力大小至少为0.1N才能跳闸,

由F=BIL得,I===1A;

故答案为:1.

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题型: 单选题
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单选题

如图所示,在竖直向下的匀强磁场B中,绝缘细线下面悬挂一质量为m、长为l的导线,导线中有垂直纸面向里的恒定电流I.静止时细线偏离竖直方向θ角.现将磁场方向沿逆时针缓慢转动到水平向右,转动时磁感应强度B的大小不变,在此过程中下列说法正确的是(  )

A导线受到的安培力逐渐变大

B绝缘细线受到的拉力逐渐变大

C绝缘细线与竖直方向的夹角θ先增大后减小

D导线受到的安培力与绝缘细线受到的拉力的合力大小不变,方向随磁场的方向而改变

正确答案

B

解析

解:初始状态时,金属棒受重力、拉力和安培力平衡.当磁场方向缓慢地转过90°变为水平向右,知安培力的大小FA=BIL不变,方向由水平向右里变为竖直向下.

根据共点力平衡知,细线向纸面内偏转.因为金属棒受重力、拉力和安培力平衡,重力和安培力的合力于拉力大小等值方向,重力和安培力的大小不变,之间的夹角由90°变为0°,知两个力的合力一直增大,所以拉力一直增大.故B正确,A、C、D错误.

故选:B

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