- 磁场
- 共6748题
如图所示,两根平行金属导轨M、N,电阻不计,相距0.2m,上边沿导轨垂直方向放一个质量为m=5×10-2kg的金属棒ab,ab的电阻为0.5Ω.两金属棒一端通过电阻R和电源相连.电阻R=2Ω,电源电动势E=6V,内源内阻r=0.5Ω,如果在装置所在的区域加一个匀强磁场,使ab对导轨的压力恰好是零,并使ab处于静止.(导轨光滑)求:
(1)ab中的电流I有多大?
(2)ab杆所受的安培力F的大小?
(3)所加磁场磁感强度B的大小和方向?
正确答案
解析
解:(1)根据闭合电路欧姆定律得:
I=
(2)由题,ab处于静止,且对导轨的压力恰好为零,则磁场对ab的安培力必定竖直向上,与重力平衡,则得安培力的大小为 F=mg=0.5N,方向竖直向上.
(3)由左手定则判断可知,B的方向水平向右.由F=BIL得:
B=
答:(1)通过ab的电流I为2A;
(2)ab所受的安培力F的大小是0.5N,方向竖直向上;
(3)所加磁场磁感强度B的大小是1.25T,方向水平向右.
如图所示,一根通电直细铜棒MN,电流的方向M到N,用两等长的细线水平地悬吊在磁感应强度为B的匀强磁场中,磁场方向垂直于纸面水平向里,此时两根细线处于张紧状态,下列哪些措施可使细线中拉力变为零( )
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.所以适当增加电流强度,或增大磁场,故AC正确,BD错误;
故选:AC
长L=60cm质量m=6.0×10-2kg,粗细均匀的金属棒,两端用完全相同的弹簧挂起,放在磁感强度为B=0.4T,方向垂直纸面向里的匀强磁场中,如图所示,若不计弹簧重力,问要使弹簧不伸长,金属棒中电流的大小和方向如何?(g=10m/s2)
正确答案
解析
解:由左手定则可知:电流方向沿棒向右;
BIL=mg
I=
答:金属棒中电流的大小为2.5A和方向向右
如图所示,虚线框内存在一沿水平方向、且与纸面垂直的匀强磁场.现通过图示装置来测量该磁场的磁感应强度大小、并判定其方向.所用器材已在图中给出,其中D为位于纸面内的U形金属框,其底边水平,长度为L,两侧边竖直且等长;直流电源电动势为E,内阻为r;R为电阻箱;S为开关.此外还有细沙、天平和若干轻质导线.已知重力加速度为g.
先将开关S断开,在托盘内加放适量细沙,使D处于平衡状态,然后用天平称出细沙质量m1. 闭合开关S,将电阻箱阻值调节至R1=r,在托盘内重新加入细沙,使D重新处于平衡状态,用天平称出此时细沙的质量为m2且m2>m1.
(1)磁感应强度B大小为______,方向垂直纸面______(选填“向里”或“向外”);
(2)将电阻箱阻值调节至R2=2r,则U形金属框D______(选填“向下”或“向上”)加速,加速度大小为______.
正确答案
向外
向上
解析
解:(1)电键闭合后,需要再右侧加砝码,故安培力向下,故磁场方向垂直向外,根据平衡条件,有:
(m2-m1)g=BIL
根据闭合电路欧姆定律,有:
E=I(r+r)
联立解得:
(2)将电阻箱阻值调节至R2=2r,电流减小,安培力减小,故合力向上,会向上加速,根据牛顿第二定律,有:
(m2-m1)g-BI′L=ma
根据闭合电路欧姆定律,有:
E=I′(r+2r)
解得:a=;
故答案为:(1),向外;(2)向上,
.
一个质子在匀强磁场和匀强电场中向右作直线运动,如图所示,则电场方向和磁场方向可能是(不计重力)( )
正确答案
解析
解:A、若磁场水平向右,电场水平向右则质子只是受到向右的电场力作用,不受洛伦兹力,因此质子将向右做加速直线运动,故A正确;
B、若磁场向右,质子不受洛伦兹力作用,电场方向垂直于纸面向里则受向里的电场力作用,因此质子将向右偏转,故B错误;
C、若磁场垂直于纸面向里,则所受洛伦兹力方向向上,电场方向竖直向下,则所受电场力方向向下,当电场力和洛伦兹力大小相等时,粒子向右匀速运动,故C正确;
D、若磁场方向向下,则洛伦兹力垂直纸面向里,电场方向垂直纸面向外,则所受电场力垂直纸面向外,同理当电场力和洛伦兹力大小相等时,粒子向右匀速运动,故D正确.
故选ACD.
载流长直导线周围磁场的磁感应强度大小与直导线中电流成正比,与距导线的距离成反比.矩形线圈abcd通以逆时针方向的恒定电流,用两根轻质绝缘细线挂在水平长直导线MN正下方,如图所示.开始时MN内不通电流,此时两细线内的张力均为T0.当MN中通过的电流为I时,两细线内的张力均减小为T,重力加速度为g,下列判断正确的有( )
正确答案
解析
解:A、当MN通以强度为I的电流时,两细线内的张力均减小为T,知此时线框所受安培力合力方向竖直向上,则ab边所受的安培力的向上,cd边所受安培力方向向下,知磁场方向垂直纸面向里,则I方向向左,故A正确;
B、当MN内不通电流时,根据线框处于平衡状态有:2T0=mg,当MN中通过电流为I时,根据题意可知:
ab所受安培力为:…①
cd所受安培力为:…②
此时两细线内的张力均减小为T,则有:
2T+(F1-F2)=mg=2T0…③
当绳子中的张力为零时,此时导线中的电流为I1,则有:
(F′1-F′2)=mg=2T0…④
联立①②③④解得:
,故B正确;
C、根据B选项可知,当MN内的电流强度变为时,线圈的瞬时加速度大小为g,方向竖直向上,故C错误;
D、磁感应强度与距离成反比,越远线框所受的向上的安培力越小,因此线圈下落的加速度越来越大,故D错误.
故选:AB.
经过多年的研究,我国超高速电磁炮的研制已经到了最后阶段,不久将问世.电磁炮的原理是:利用安培力推动炮弹沿导轨加速运动,达到每秒几十公里的超高速状态.如图是电磁炮的原理图,其中轨道平面为水平面,磁场方向竖直向上.要使炮弹正常发射并提高发射速度( )
正确答案
解析
解:要提高电磁炮的发射速度,需要增加安培力做的功,由左手定则知若要安培力向右,则电流方向从b至a,
在加速距离不变的情况下,可以考虑增加安培力,根据安培力公式F=BIL,可以增加磁感应强度B或增加电流I,
故选:B.
如图,金属杆ab静放在水平固定的“U”形金属框上,处于竖直向上的匀强磁场中.现使ab突然获得一初速度v向右运动,下列表述正确的是( )
正确答案
解析
解:A、B、ab棒突然获得一初速度,切割磁感线,产生感应电动势,形成感应电流,根据楞次定律,来拒去留,受向左的安培力,故安培力做负功,故A错误,B错误;
C、D、由于安培力做负功,故棒做减速运动;
根据E=BLv和I=,有:I=
;
由于速度减小,故感应电流逐渐减小,故C正确,D错误;
故选:C.
安培力的大小当磁感应强度B的方向与导线方向成θ角时,F=______,这是一般情况下的安培力的表达式,以下是两种特殊情况:
(1)当磁场与电流______时,安培力最大,Fmax=BIL.
(2)当磁场与电流______时,安培力等于零.
正确答案
解析
解:安培力的大小当磁感应强度B的方向与导线方向成θ角时,F=BLIsinθ;
(1)当当磁场与电流垂直时sin90°=1,安培力最大,Fmax=BLI;
(2)当磁场与电流时,sin0=0,则安培力等于零,
故答案为:(1)BILsinθ; (2)垂直; 平行.
如图所示,把长为L的导体棒置于竖直向上的匀强磁场中,磁场的磁感应强度为B,导体棒与磁场方向垂直,棒中通有电流I,则导体棒所受安培力的大小为______.为增大导体棒所受的安培力,可采用的方法是______(只填一种方法).
正确答案
BIL
增大电流或增大磁感应强度
解析
解:由于导体棒与磁场方向垂直,
根据安培力的公式F=BIL可知,增大安培力可以增大电流或增加导线长度.
故答案为:BIL,增大电流或增大导线长度.
如图所示,用两个一样的弹簧测力计吊着一根铜棒,铜棒所在的虚线范围内有垂直纸面的匀强磁场,棒中通以自左向右的电流,当棒静止时,弹簧测力计的读数之和为F1;若将棒中的电流反向,当棒静止时,弹簧测力计的示数之和为F2,且F2>F1,根据这两个数据,可以确定( )
正确答案
解析
解:A、因为电流反向时,弹簧秤的读数F2>F1,所以可以知道电流自左向右时,导体棒受到的磁场力方向向上,根据左手定则可以确定磁场的方向为垂直纸面向里,故A正确;
B、由于电流大小不知,所以无法确定磁感应强度的大小,故B错误;
C、令铜棒的重力为G,安培力的大小为F,则由平衡条件得:
2F1=G-F ①
当电流反向时,磁场力变为竖直向下,此时同样根据导体棒平衡有:2F2=G+F ②
由①和②可得:棒的重力G=F1+F2 与安培力F的大小F=F2-F1
因此可确定安培力的大小与铜棒的重力,故CD正确;
故选:ACD
根通电直导线在某个空间没有受到安培力的作用,那么( )
正确答案
解析
解:一根通电直导线在某个空间没有受到安培力的作用,则可能空间无磁场,或可能磁场的方向与电流的方向平行.故D正确,A、B、C错误.
故选:D.
(2015秋•孝义市期末)在地球赤道上空,沿东西方向水平放置一根通以由西向东的直线电流,则此导线( )
正确答案
解析
解:左手定则的内容:伸开左手,使拇指与其余四指垂直,并且与手掌在同一个平面内;让磁感线从掌心进入,并使四指指向电流的方向,这时拇指所指的方向就是安培力的方向.磁场的方向从南向北,电流的方向由西向东,所以安培力的方向竖直向上.故A正确,B、C、D错误.
故选A.
关于磁场的相关知识,下列表述正确的是( )
正确答案
解析
解:A、根据磁感应强度的定义式B=,采用的是比值定义式,B不与F成正比,也不与I△L成反比,B由磁场本身决定.故A错误.
B、洛伦兹力方向总与电荷运动方向垂直,不对运动电荷做功,不能改变电荷的动能,故带电粒子的动能发生变化,一定受到其他力的作用.故B正确.
C、两条平行直导线通人同向电流,根据安培定则和左手定则判断可知,它们相互吸引.故C错误.
D、安培力方向与磁场方向总是垂直.故D错误.
故选B
如图,一根质量为1kg的金属棒MN,两端用细软导线连接后悬挂于a、b两点、棒的中部处于垂直纸面向里的宽为10cm的正方形匀强磁场中,棒中通有电流,方向从M流向N,则:
(1)当导线中通以如图所示I1=2A的电流时,导线受到的安培力大小为4N,则该磁场的磁感应强度为多少?
(2)若该导线中通以I2=3A的电流,则此时导线所受安培力大小是多少?方向如何?
(3)若要两侧悬线上拉力为0,则导体棒应该通多大的电流?
正确答案
解析
解:(1)根据F=BI1L得:B==
.
(2)根据公式F=BI2L得:F=20×3×0.1N=6N.
根据左手定则,判断金属棒受到安培力方向竖直向上.
(3)对金属棒进行受力分析,当悬线上拉力为0时,有:
F=mg=10N
又F=BIL
代入数据得:I=5A.
答:(1)磁场的磁感应强度为20T;
(2)导线所受安培力大小是6N,方向竖直向上;
(3)导线中应通以5A的电流.
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