- 磁场
- 共6748题
如图所示,匀强磁场的磁感应强度大小为B,方向垂直纸面向里.长度为L的导体中通有恒定电流,电流大小为I.当导体垂直于磁场方向放置时,导体受到的安培力大小为BIL.若将导体在纸面内顺时针转过30°角,导体受到的安培力大小为( )
正确答案
解析
解:当导体垂直于磁场方向放置时,导体受到的安培力大小为BIL.
当转过30°,导体棒还垂直于磁场,故此时受到的安培力还是BIL,故B正确
故选:B
如图所示装置,天平可以用来测定磁感应强度B的大小和方向,天平的右臂下面挂有一个矩形线圈,宽L,共N匝(线圈质量不可忽略),线圈的下部悬在匀强磁场中,磁场方向垂直于纸面,线圈中通有如图所示方向的电流I时,在天平左、右两边加上质量分别为m1m2的砝码,天平平衡;当只改变电流的方向时,需要在天平左边再加上质量为m的砝码后,天平才重新达到平衡.那么( )
正确答案
解析
解:A、D、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,与题干矛盾,故AD均错误;
B、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,也说明原来的安培力是向上的,需要在左边加砝码,有:
m1g=m0g+m2g-NBIL (m0为线框的质量)
m1g+mg=m0g+m2g-NBIL
联立解得:B=
故C正确,B错误;
故选:C.
如图所示,一根长L=0.2m的金属棒放在倾角为θ=37°的光滑斜面上,并通以I=5A电流,方向如图所示,整个装置放在磁感应强度为B=0.6T,竖直向上的匀强磁场中,金属棒恰能静止在斜面上,(sin37°=0.6;cos37°=0.8)求:
(1)该棒的重力为多少?
(2)若将磁场方向改为垂直于斜面向上,金属棒仍能静止在斜面上则此时磁感应强度B的大小为多少?
正确答案
解析
解:(1)金属棒受力如图所示,
由平衡条件得:沿斜面方向有:
Fcosθ=Gsinθ ①
棒所受的磁场力为:
F=BIL ②
由①②解得棒的重力为:G=BILcotθ=0.6×5×0.2×=0.8N;
(2)将磁场方向改为垂直于斜面向上,金属棒仍能静止在斜面上,
由平衡条件,则有:BIL=mgsinθ
解得:B=
答:(1)棒的重力为0.8N.
(2)若将磁场方向改为垂直于斜面向上,金属棒仍能静止在斜面上则此时磁感应强度B的大小为0.48T.
一根长为0.2m的电流为2A的通电导线,放在磁感应强度为0.5T的匀强磁场中,受到的安培力大小可能是( )
正确答案
解析
解:当通电导线与磁场垂直时,导线所受的磁场力最大,为:
Fmax=BIL=0.5×2×0.2N=0.2N
当导线与磁场平行时,导线所受磁场力最小为零.则导线所受磁场力的范围为0-0.2N.故BCD正确,A错误;
故选:BCD
小明同学在课外设计了一个电学小实验,如图所示,一枚金属“自攻螺丝”的下端A,可以近似视为圆形平台,平台下面吸合着一扁圆柱形强磁铁,螺丝的上端B与一节电池(电动势为E)的正极相接触,取一条软铜导线分别连接电池的负极(固定)与圆柱形强磁铁侧壁(接触而不固定),接通电路后,发现螺丝与磁铁转动起来,如整个电路的电阻为R,则( )
正确答案
解析
解:小磁铁产生的磁场方向为斜向下流向磁铁,对小磁铁分析,根据左手定则判断得出安培力的方向,知螺丝钉俯视顺时针快速转动.因为电源消耗的总功率大于热功率,所以EI>I2R,则I<.故AC正确,B错误.
若将磁铁上下翻转,由于磁场方向发生变化;则由左手定则可知,螺丝的转动方向反向;故D错误;
故选:BC.
如图,将一个光滑斜面置于匀强磁场中.通电直导体棒置于斜面上.电流方向垂直纸面向里.以下四个图中,有可能使导体棒在斜面上保持静止的是( )
正确答案
解析
解:A、导线所受安培力水平向右,受重力和支持力,三个力可以平衡,所以导线能静止在光滑的斜面上,故A正确;
B、导线所受安培力竖直向上,若其大小等于重力,则导线可以静止在光滑的斜面上,故正确;
C、导线所受安培力竖直向下,受重力和支持力,三个力的合力不能为零,所以导线不能静止在光滑的斜面上,故C错误;
D、导线所受安培力水平向左,所受合外力的合力不能为零,所以导线不能静止在光滑的斜面上,故D错误.
故选AB.
如甲图所示,一根长度为l的水平金属丝置于匀强磁场B中,与竖直放置的导轨接触良好,不计金属丝与导轨间的摩擦.可变电源可以提供任一方向的电流.金属丝由重力不计的细线与轻质弹簧秤连接,可以沿竖直方向上下滑动.弹簧秤己调零且读数准确.现测得多组实验数据,并作出如图乙所示的图象.
(1)在甲图中,当弹簧秤的读数为零时,流过水平金属丝的电流为______A,方向为______(填“向左”或“向右”).
(2)用螺旋测微器测得该金属丝的直径,如图丙所示,其读数为______mm.
正确答案
解析
解:(1)当弹簧秤示数为零时,知安培力与重力平衡,根据左手定则知安培力方向向上,则电流方向为顺时针方向,故流过流过金属丝的电流向右.根据图象当弹簧秤示数为零时,则电流的大小为-3.5A,故电力大小为3.5A.
(2)螺旋测微器的读数为固定刻度加可动刻度,螺旋测微器的固定刻度读数为0.5mm,可动刻度读数为0.01×18.0mm=0.180mm,所以最终读数为0.680mm:
故答案为:(1)3.5 向右;(2)0.680mm
音圈电机是一种应用于硬盘、光驱等系统的特殊电动机.如图是某音圈电机的原理图,它是一对正对的磁极和一个正方形刚性线圈构成,线圈边长为L,匝数为n,磁极正对区域内的磁感应强度方向垂直于线圈平面竖直向下,大小为B,区域外的磁场忽略不计.线圈左边始终在磁场外,右边始终在磁场内,前后两边在磁场内的长度始终相等.某时刻线圈中电流从P流向Q,大小为I.
(1)求此时线圈所受安培力的大小和方向.
(2)若此时线圈水平向右运动的速度大小为v,求安培力的功率.
正确答案
解析
解:(1)由图可知,线圈的平面与磁场的方向垂直,由左手定则可得,线圈的里边与外边受到的安培力大小相等,方向相反,相互抵消;线圈右边电流的方向向外,根据左手定则可得,受到的安培力的方向水平向右.
由于线圈的平面与磁场的方向垂直,所以线圈所受安培力的大小:F=nBIL.
(2)线圈在安培力的作用下运动,根据功率的表达式可知:P=Fv=nBILv.
答:(1)线圈受到的安培力的大小为nIBL 方向:水平向右;
(2)安培力的功率为nIBLv.
(2015秋•潮州期末)如图所示,abcd四边形闭合线框,a、b、c三点坐标分别为(0,L,0),(L,L,0),(L,0,0).整个空间处于沿y轴正方向的均强磁场中,通入电流I,方向如图所示,关于四边形的四条边所受到安培力,下列叙述中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、因为ab垂直放置磁场中,所以其安培力Fab=BLabI,根据左手定则可知ab变受的安培力方向沿着z轴负方向.故A正确;
B、因为ab垂直放置磁场中,所以其安培力Fab=BLabI,而bc平行于磁场,所以其安培力为零.故B错误;
C、ad边受到安培力,.故C错误;
D、cd边垂直于磁场,且长度最长,所以其受到安培力最大.故D正确;
故选:AD.
如图所示,在倾角均为a的光滑斜面上,放有一个相同的金属棒,分别通于电流I1和I2,磁场的磁感应强度大小相同,方向如图所示两金属棒均处于平衡状态,则I1:I2=______.
正确答案
1:cosα
解析
解:导体棒受力如图,根据共点力平衡得,
F1=mgtanα,N1=.
F2=mgsinα,N2=mgcosα.
所以导体棒所受的安培力之比F1:F2=1:cosα
斜面对导体棒的弹力大小之比N1:N2=1:cos2α
因为F=BIL,所以I1:I2=F1:F2=1:cosα
故答案为:1:cosα.
如图,通电导线MN与矩形线圈abcd共面,位置靠近cd且相互绝缘.当线圈中通有abcda方向电流时,线圈所受安培力的合力方向( )
正确答案
解析
解:图中矩形线圈abcd的bc边、ad边电流方向相反,安培力相反,平衡;
cd离MN较近,ab边离MN较远,故合力与cd边受到的安培力同向;
根据安培定则,电流MN在cd导线位置产生的磁场方向垂直向内,根据左手定则,安培力向左,故合力向左;
故选:A.
如图所示,有一水平放置的U形导体框架,内接电动势为E、内阻为r的直流电源,其上水平放一根电阻为R、长度为L、质量为m的金属棒.它的中点系一细线,通过固定于木架CD中心的定滑轮与质量为M的重物相连接,整个空间有竖直向上的匀强磁场,磁感应强度为B,重物由静止开始向下运动,滑轮质量及一切摩擦阻力均不计,导体框架电阻亦不计,求:
(1)重物开始向下运动瞬间的加速度.
(2)重物向下运动时的最大速度.
(3)重物以最大速度运动时,电路中每秒钟所放出的热量.
正确答案
解析
解:(1)刚开始运动时,导体棒受到安培力为F安=
由牛顿第二定律可知
Mg-F安=ma
a=
(2)当导体受到的安培力等于重力时,速度达到最大为v
产生的感应电动势为e=BLv
回路中电流为I=
故BIL=Mg
联立解得v=
(3)回路中电流为I==
每秒产生热量为Q=I2(R+r)t=
答:(1)重物开始向下运动瞬间的加速度为.
(2)重物向下运动时的最大速度为.
(3)重物以最大速度运动时,电路中每秒钟所放出的热量为
在如图中,导线AB固定,并通以电流I,在图示位置从上往下看,磁铁运动及细线中张力T变化情况正确的是( )
正确答案
解析
解:将导线分成左右两段研究:左段所受的安培力方向垂直纸面向外,右段所受安培力的方向垂直纸面向里,根据作用力与反作用力,磁铁左边受到的作用力向里,右边受到的作用力向外,从上往下看,知磁铁顺时针转动.若磁铁转动90°时,导线所受的安培力方向向上,故磁铁受到的安培力向下,故T增大
故A正确,B、C、D错误.
故选:A
在磁感应强度为0.8T的匀强磁场中,放一条与磁场方向垂直、长度为2m的通电导线,导线中的电流为5.0A,求这条导线所受安培力?如果将导线转动90度,使导线与磁场平行,求此时导线受到的安培力?
正确答案
解析
解:导体受到的安培力为:F=BIL=5×2×0.8=8N,
当导体转动90度,导体与磁场平行,这时导体受到的安培力为0.
答:导线所受的安培力大小为8N,导体与磁场平行时,导体受到的安培力为0.
如图所示,一条形磁铁放在桌面上,一根通电直导线由S极的上端平移到N极的上端的过程中,导线保持与磁铁垂直,导线的通电方向如图所示.则在这个过程中磁铁受到的摩擦力(保持静止)( )
正确答案
解析
解:由图可知通电导线所在位置的磁场的方向,根据左手定则可以判定通电导线所受安培力的方向如图所示,显然安培力有一个水平方向的分量,根据牛顿第三定律可知条形磁铁受到通电导线的安培力也有一个水平方向的分量,而由于条形磁铁保持静止,故条形磁铁所受地面的静摩擦力与安培力在水平方向的分量相互平衡.故当导线在条形磁铁的左侧上方时条形磁铁所受的静摩擦力方向向左,而当导线运动到条形磁铁的右半部分上方时条形磁铁所受地面的静摩擦力水平向右.故条形磁铁所受摩擦力的方向由向左变为向右,故B正确,ACD错误.
故选:B.
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