- 磁场
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如图所示的天平可用来测定磁感应强度B.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.由此可知( )
正确答案
解析
解:A、B的方向垂直纸面向里,在天平左、右两边加上质量各为m1、m2的砝码,天平平衡.因为线框也是有质量的,设右边的线框质量为m02,根据平衡有:NBIL=(m1-m02-m2)g,解得.故A错误.
B、当B的方向垂直纸面向里,开始线圈所受安培力的方向向向下,电流方向相反,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,所以右边应加砝码,有mg=2NBIL,所以.故A错误,B正确.
C、当B的方向垂直纸面向外,开始线圈所受安培力的方向向向上,电流方向相反,则安培力方向反向,变为竖直向下,相当于右边多了两倍的安培力大小,需要在左边加砝码.故C、D错误.
故选B.
长0.5m的直导线,通过4A的电流,将直导线放入匀强磁场中,当导线与磁场方向垂直时,导线所受磁场力为0.8N,求:
(1)匀强磁场的磁感应强度B的大小.
(2)若将通电导线中的电流减为2A,则这时磁感应强度B的大小是多少?导线所受安培力是多大?
正确答案
解析
解:(1)当导体棒长为L=0.5m,电流为I=4A,并且导体棒和磁场垂直,所以B==
=0.4T
(2)当电流减少为2A,该磁场的磁感应强度不变,其由磁场本身决定,导体棒受到的安培力大小为
F′=BI′L=0.4×2×0.5N=0.4N,
答:(1)匀强磁场的磁感应强度B的大小为0.4T.(2)若将通电导线中的电流减为2A,则这时磁感应强度B的大小仍为0.4T.导线所受安培力0.4N.
(2015秋•晋城期末)如图所示,将一根长L=2cm的通电直导线垂直放入足够大的匀强磁场中,当通过导线中的电流强度为I=2A时,测得直导线受到的磁场大小为F=4×10-3N,求:
(1)该匀强磁场的磁感应强度的大小;
(2)若电流不变,将放入磁场中直导线的长度减小到原来的一半,则它受到的磁场力的大小.
正确答案
解析
解:(1)根据F=BIL得,B=.
(2)若电流不变,将放入磁场中直导线的长度减小到原来的一半,则
F=BIL=0.1×2×0.01N=1×10-3N.
答:(1)该匀强磁场的磁感应强度的大小为0.1T;
(2)若电流不变,将放入磁场中直导线的长度减小到原来的一半,则它受到的磁场力的大小为0.001N
如图所示,水平放置的两根平行金属轨道相距0.2m,上面放一不计电阻质量为0.04kg的均匀金属棒ab.已知电源电动势为6v、内阻为0.5Ω,滑动变阻器调到2.5Ω.现在金属棒所在位置施加一匀强磁场,使得金属棒ab对轨道的压力恰好为零且仍保持静止.求该匀强磁场的磁感应强度大小、方向?
正确答案
解析
解:当F安=BIL=mg,ab对轨道的压力恰好为零,
根据欧姆定律:I=
代入数据解得:B=1T,由左手定则知方向水平向左;
答:该匀强磁场的磁感应强度大小为1T、方向水平向左.
如图所示,已知磁场与电流的方向,图中又画出了通电导线在磁场中所受安培力F的方向,那么安培力F的方向正确的是( )
正确答案
解析
解:根据左手定值可知,A图中的安培力应该水平向右;B中安培力水平向左;C图中安培力沿斜面向下;D中安培力是竖直向下,故BCD错误,A正确.
故选:A.
如图所示,各边由不同材料制成的边长为L的正三角形金属框放置在磁感应强度大小为B的匀强磁场中.若通以图示方向的电流,且已知从B端流入的总电流强度为I.则金属框受到的总磁场力的大小为( )
正确答案
解析
解:由图示可知,电流由B流入,从C流出,金属框受到的安培力是BC段和BAC段所受安培力的合力,等效于电流I通过长度为L的导线产生的安培力.
由于总电流强度为I,因此金属框受到的磁场力BIL.故B正确,A、C、D错误.
故选:B.
如图所示,一根金属棒MN,两端用弹簧悬挂于天花板上,棒中通有方向从M流向N的电流.若在图中的虚线范围内加一磁场,可以使弹簧的弹力增大(弹力的方向不变).关于该磁场的方向,以下判断中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、磁场方向垂直纸面向里,导体棒所受的安培力方向竖直向上,根据平衡,知悬线的拉力减小.故A错误.
B、磁场方向垂直纸面向外,导体棒所受的安培力方向竖直向下,根据平衡,知悬线的拉力增大.故B正确.
C、磁场方向平行于纸面向上,则安培力方向垂直纸面向外,当平衡时,绳子拉力大于重力,拉力增大.故C错误.
D、磁场方向平行于纸面向下,则安培力方向垂直纸面向内,当平衡时,绳子拉力大于重力,拉力增大.故D错误.
故选:B.
如图所示,ab,cd为两根相距2m的平行金属导轨,水平放置在竖直向下的匀强磁场中,通以5A的电流时,棒沿导轨作匀速运动;当棒中电流增加到8A时,棒能获得2m/s2的加速度,棒的质量为3kg,求匀强磁场的磁感应强度的大小.
正确答案
解析
解:对MN棒:水平方向受到安培力与阻力.设阻力大小为F.
匀速运动时,则有 I1BL-F=0
有加速度时,根据牛顿第二定律得:
I2BL-F=ma
联立上两式,代入数据得:B=1T
答:匀强磁场的磁感强度的大小为1T.
在磁场中某一点放入一通电导线,导线与磁场垂直,L=1cm,I=5A,所受磁场力是5×10-2N.求;
(1)这点的磁感应强度是多大?若电流增加为10A,所受磁场力为多大?
(2)若让导线与操场平行,这点磁感应强度多大?通电导线受到的磁场力多大?
正确答案
解析
解:(1)根据公式F=BIL得:B=.
通10A电流受到的安培力为:F=BIL=1×10×0.01N=0.1N
(2)电流元平行磁场放置时,该处的磁感应强度不变,为1 T.所受磁场力为零,F=0.
答:(1)这点的磁感应强度是1T,若电流增加为10A,所受磁场力为0.1N
(2)若让导线与操场平行,这点磁感应强度为1T,通电导线受到的磁场力为0
将长1m,通过8A电流的通电导线放在匀强磁场中,当导线和磁场方向垂直时,通电导线所受磁场力为4N,则匀强磁场的磁感应强度B大小为多少?若将通电导线中的电流减为2A,导线受到的安培力为多少?
正确答案
解析
解:由F=BIL得:=
=0.5T.
若通电导线中的电流变为2A,该导线所受到的安培力:F′=BIL=0.5×2×1N=1N
答:磁感应强度B的大小为0.5T,若通电导线中的电流变为2A,该导线所受到的安培力1N.
如图所示,一根长为3L,质量为m的导体棒折成直角,且ab=2bc,c端可绕水平轴自由转动,a端用绝缘细线挂一个质量为m的物体.空间存在着垂直导体棒平面向里的水平匀强磁场,磁感应强度为B.当导体棒中通有电流时,它恰好静止在图示位置(ab水平)那么导体棒中的电流方向为______,电流大小为______(不计导体棒中电流产生的磁场).
正确答案
c→b→a
解析
解:根据力矩平衡,可知,bc杆的安培力水平向右,ab杆的安培力竖直向上,根据左手定则,可知,导体棒中的电流方向为:c→b→a.
由题意可知,
而安培力,Fab=BI•2L
安培力,Fbc=BIL
所以解得:;
故答案为:c→b→a;
匀强磁场中放入一通电导线,导线与磁场垂直,长10cm,电流为5A,所受安培力为0.5N,则磁感应强度大小为( )
正确答案
解析
解:根据F=BIL得:B=.故A正确,B、C、D错误.
故选:A.
在地球赤道上某处有一根竖直安放的避雷针,由于大气的放电现象形成沿避雷针向下的电流,则地磁场对避雷针产生的作用力方向应向( )
正确答案
解析
解:赤道上地磁场方向水平向北,电流竖直向下,由左手定则可知,安培力向东;
故选A.
如图所示,通电导线l垂直放于磁场中,导线长8m,磁感应强度B的值为2T,导线所受的力为32N,求导线中电流的大小.
正确答案
解析
解:导线与磁场垂直,导线受到的安培力F=BIL
电流为
答:导线中电流的大小为2A
(2015•江苏一模)两根相互靠近的长直导线1、2中通有相同的电流,相互作用力为F.若在两根导线所在空间内加一匀强磁场后,导线2所受安培力的合力恰好为零.则所加磁场的方向是( )
正确答案
解析
解:当两根通大小相同方向相同的电流时,12两导线受到是引力,故2受到向左的安培力,故所加的磁场使导线受到的安培力向右,根据左手定则所加的磁场方向为垂直纸面向外,故B正确;
故选:B
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