- 磁场
- 共6748题
如图所示,一位于xy平面内的矩形通电线圈只能绕Ox轴转动,线圈的四个边分别与x、y轴平行.线圈中电流方向如图.当空间加上如下所述的哪一种磁场时,线圈会转动起来( )
正确答案
解析
解:A、磁场方向沿x轴,线圈左右两边不受安培力,根据左手定则可知,里面的边所受安培力方向向上,外面的边所受安培力方向向下,根据题意线圈不能转动.故A错误.
B、磁场方向沿y轴,线圈前后两边不受安培力,根据左手定则可知,线圈左边所受安培力方向向上,右边所受安培力方向向下,由题意线圈可以绕Ox轴转动.故B正确.
C、磁场方向沿z轴,根据左手定则可知,线圈左右两边所受安培力平衡,前后两边所受安培力也平衡,整个线圈所受安培力的合力为零,无法转动,不符合题意.故C错误.
D、加方向沿z轴的变化磁场,线圈中产生感应电流,与C项情况相同,根据左手定则可知,整个线圈所受安培力的合力为零,无法转动,不符合题意.故D错误.
故选B.
如图所示,竖直向下的匀强磁场中,用两条竖直线悬吊一水平通电直导线,导线长为L,质量为m,通入电流I后,悬线偏离竖直方向θ角保持静止,已知导线受的磁场力方向水平,求
(1)磁场的磁感应强度;
(2)欲使悬线偏离竖直方向θ角保持静止,外加匀强磁场的磁感应强度B的最小值和方向.
正确答案
解析
解:(1)当导线所受的磁场力为水平方向时,
根据共点力平衡得,mgtanθ=BIL,
解得磁感应强度B=.
(2)当安培力的方向与拉力的方向垂直知,磁感应强度最小.
根据共点力平衡得,mgsinθ=BIL,
解得磁感应强度B=,根据左手定则知,磁感应强度的方向与竖直方向的夹角为θ向下.
答:(1)磁感应强度的大小为B=.
(2)外加匀强磁场的磁感应强度B的最小值为B=,方向与竖直方向的夹角为θ向下.
(2015秋•金华期末)如图所示为电流天平,可用来测量匀强磁场的磁感应强度.天平的右臂下面挂有一个矩形线圈,线圈匝数为N=25匝,水平边长为L=0.1m,竖直边长H=0.3m,线圈的下部处在匀强磁场中,磁场方向垂直纸面.感应强度大小为B,当线圈中通有电流I=1.0A(方向如图)时,在天平左、右两边加上质量分别为m1、m2的砝码,使天平平衡.当电流反向(大小不变)时,左边再加上质量为m=0.5kg的砝码,天平重新平衡(天平的左右两臂等长,g取10m/s2).由此可知:
正确答案
解析
解:A、假设所加磁场的方向垂直纸面向外,开始线圈所受安培力的方向向上,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,所以需要在左边加砝码,故A错误,B正确;
C、由mg=2NBIL得,B=.故C正确;
故选:BC
如图,每根轻质弹簧的劲度系数均为100N/m,金属棒ab的长度为50cm,质量为0.02kg,垂直纸面向里的匀强磁场的磁感应强度为0.8T,若要使弹簧处于原长,则金属棒ab中要通以怎样的电流?若金属棒ab中通以ba方向、电流强度为0.5A的电流时,每根弹簧的伸长量为多少?(g取10m/s2)
正确答案
解析
解:(1)要使弹簧恢复原长,安培力方向应向上,由左手定则可判定电流方向为由M向N;当安培力等于重力时弹簧恢复原长,有:
BIL=mg,
解得:I==0.5A.
(2)电流方向改变而大小不变,导体棒受到的安培力大小不变,方向与原来相反,由弹力与安培力和重力平衡:
2kx=BIL+mg,
即:2kx=2mg,
解得:x==0.002m
答:电流方向为由M向N,大小为0.5A,每根弹簧的伸长量为0.002m
如图所示,在水平放置的光滑绝缘杆ab上,挂有两个相同的金属环M和N.当两环均通以图示的相同方向的电流时,下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:同向电流相互吸引,异向电流相互排斥,知两线圈的运动情况是相互靠近.故B正确,A、C、D错误.
故选:B.
如图所示,有一匀强磁场,磁感应强度B=2T.有一段长L=0.2m的导线垂直磁场方向放置,当导线中通以I=1.0A的水平向右的电流时,问:
(1)判断导线所受安培力的方向是垂直导线向上还是向下?
(2)求导线所受到的安培力F的大小?
正确答案
解析
解:由左手定则可以判断出,导线所受安培力的方向垂直导线向上.
导线受到的安培力:F=BIL=2×1×0.2N=0.4N
答:(1)导线所受安培力的方向是垂直导线向上
(2)求导线所受到的安培力F的大小为0.4N
如图所示的匀强磁场,磁感应强度为0.1T,通电直导线与磁场方向垂直,导线长度为0.1m,导线中电流为1A.该导线所受安培力的大小为( )
正确答案
解析
解:电流的方向与磁场垂直,则安培力F=BIL=0.1×1×0.1N=0.01N.
故选:A.
图中虚线框内存在一沿水平方向、且与纸面垂直的匀强磁场.现通过测量通电导线在磁场中所受的安培力,来测量磁场的磁感应强度大小、并判定其方向.所用部分器材已在图中给出,其中D为位于纸面内的U形金属框,其底边水平,两侧边竖直且等长;E为直流电源;R为电阻箱;
为电流表;S为开关.此外还有细沙、天平、米尺和若干轻质导线.
(2)完成下列主要实验步骤中的填空
①按图接线.
②保持开关S断开,在托盘内加入适量细沙,使D处于平衡状态;然后用天平称出细沙质量m1.
③闭合开关S,调节R的值使电流大小适当,在托盘内重新加入适量细沙,使D重新处于平衡状态,然后读出电流表的示数I,并用天平称出此时细沙的质量m2
④用米尺测量______.
(3)用测量的物理量和重力加速度g表示磁感应强度的大小,可以得出B=______.
(4)判定磁感应强度方向的方法是:若______,磁感应强度方向垂直纸面向外;反之磁感应强度方向垂直纸面向里.
正确答案
解析
解:(2)④安培力与电流长度有关,安培力合力等于金属框架下边受的安培力,所以需要测量D的底边长度L
(3)根据平衡条件,有:|m2-m1|g=BIL
解得:
(4)若m2>m1.则安培力的方向向下,根据左手定则可得,磁场的方向向外;反之磁感应强度方向垂直纸面向里.
故答案为:(2)④D的底边长度l;(3);(4)m2>m1.
如图所示,一根质量为m的金属棒AC,用软线悬挂在磁感强度为B的匀强磁场中,通入A→C方向的电流时,悬线张力不为零,欲使悬线张力为零,可以采用的办法是( )
正确答案
解析
解:A、不改变电流和磁场方向,适当增大电流,可增大安培力,能使悬线张力为零.故A正确;
B、不改变磁场和电流方向,金属棒所受的安培力方向仍向上,适当减小磁感强度,安培力增大,悬线张力为零,所以B正确;
C、只改变电流方向,金属棒所受安培力方向向下,悬线张力一定不为零.故CD错误;
故选:AB
如图,a和b是两条靠得很近的平行通电直导线,电流方向如图所示,且Ia>Ib,当垂直于a、b所在平面向里加一匀强磁场B时,导线a恰好不再受安培力,跟加磁场B以前相比较,则导线b,( )
正确答案
解析
解:加磁场B以前导线b所受的安培力F=BaIbL,
当a不受安培力时,Ib产生的磁场与所加磁场在a处叠加后的磁感应强度为零,此时判断所加磁场垂直纸面向外,因Ia>Ib,所以在b处叠加后的磁场垂直纸面向里,b受的安培力向左,F′=(Ba+B)IbL,Ba>B,故F′<2F,故选项C正确,ABD错误.
故选:C.
如图所示,两个完全相同的光滑绝缘环正对着固定在水平地面上,绝缘环的半径R=0.5m,一质量m=60g,长l=1m、电阻r=1.5Ω的导体棒穿过两环放于其上,且软导线丝将导体棒与一电动势E=3v、内阻不计的电源构成闭合电路,整个装置处于竖直向上、磁感应强度B=0.4T的匀强磁场中.重力加速度g=10m/s2.开关闭合后,求:
(1)导体棒沿绝缘环上升的最大高度h;
(2)导体棒沿绝缘环上升过程中的最大速度vm.
正确答案
解析
解:(1)当导体棒合力为0时对导体棒受力分析如图所示,金属棒受到重力、安培力和两个环的支持力,安培力为:
F=BIl==0.8N
重力为:mg=0.6N
故tanθ=,则θ=53°
则导体棒沿绝缘环上升的最大高度为:
h=R-Rcosθ=0.2m;
(2)由动能定理得:
F•Rsinθ-mgR(1-cosθ)=
代入数据得:v=
答:(1)导体棒沿绝缘环上升的最大高度h为0.2m;
(2)导体棒沿绝缘环上升过程中的最大速度vm为.
如图所示,质量为m、长度为L水平金属棒通过两根细金属丝悬挂在绝缘架MN下面,整个装置处于竖直方向的匀强磁场中,当金属棒通过a→b的电流I后将向外偏转α角重新平衡,求匀强磁场的磁感应强度.
正确答案
解析
解:根据题意画出杆ab的受力图如下所示:(从右向左看)
导体棒处于平衡状态,设绳子拉力为T,因此有:
Tcosθ=mg ①
Tsinθ=F安=BIL ②
联立①②解得:
根据左手定则可知,磁场方向竖直向上.
故匀强磁场的磁感应强度为:,方向竖直向上.
如图所示,跟水平面成37°角且连接电源的光滑金属框架宽为20cm,一根重为G的金属棒ab水平放在金属框架,磁感应强度B=0.6T,方向竖直向上,当通过金属棒的电流为5A时,它刚好处于静止状态,求金属棒的重力大小.
正确答案
解析
解:题中,金属棒与磁场垂直,所受安培力大小为F=BIL=0.6×5×0.2N=0.6N
金属棒处于静止状态时,受到重力G、安培力F和斜面的支持力N,由平衡条件得
G=Fcot37°=0.6×=0.8N
答:金属棒的重力大小0.8N.
如图所示,用粗细均匀的电阻丝折成平面三角形框架,三边的长度分别为3L、4L和5L,电阻丝L长度的电阻为r,框架与电动势为E、内阻为r的电源相连通,垂直于框架平面有磁感应强度为B的匀强磁场.则框架受到的磁场力大小为______,方向是______.
正确答案
b→d
解析
解:电路中的总电阻R总=+r=
r,则总电流I=
=
通过ab、bc的电流I1=I=
×
=
,通过ac的电流I2=
I=
ab边所受的安培力方向水平向右,bc边所受的安培力方向竖直向上,ac边所受的安培力方向垂直ac向上.
ab边所受的安培力Fab=BI1•3L=,bc边所受的安培力Fbc=BI1•4L=
,
ac边所受的安培力Fac=BI2•5L=
根据平行四边形定则知,三个力的合力方向由b→d,大小为:
F合=+Fac=
故答案为:;b→d.
如图,倾角θ的光滑斜面上,置一通有电流I,长L、质量为m的导体棒.欲使棒静止在斜面上,则外加的最小的磁感强度B=______,方向是______.
正确答案
垂直斜面向上
解析
解:当安培力F平行于斜面向上时B最小,
即:BIL=mgsinα
解得,B=
B的方向垂直于斜面向上
故答案为:;垂直于斜面向上.
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