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题型:简答题
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简答题

如图所示,在磁感应强度B=1.0T,方向竖直向下的匀强磁场中,有一个与水平面成θ=37°角的导电滑轨,滑轨上放置一个可自由移动的金属杆ab,已知接在滑轨中的电源电动势E=12V,内阻不计,ab杆长L=0.5m,质量m=0.2kg,杆与滑轨间的动摩擦因数μ=0.1,滑轨与ab杆的电阻忽略不计,求:要使ab杆在滑轨上保持静止,滑动变阻器R的阻值在什么范围内变化?(g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8.可以认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力,结果保留一位有效数字)

正确答案

解析

解:对导体棒受力分析,回路中的电流为:I=

导体棒受到的安培力为:F=BIL

讨论:

1、当摩擦力沿斜面向上,电流强度最小,电阻最大,由共点力平衡得:

mgsin37°-f-Fcos37°=0

mgcos37°+Fsin37°-FN=0

f=μFN

联立解得:Rmax=4.96Ω

2、当摩擦力沿斜面向下,电流强度最大,电阻最小由共点力平衡得:

mgsin37°+f-Fcos37°=0

mgcos37°+Fsin37°-FN=0

f=μFN

联立解得:Rmin=3.18Ω

故可变电阻在3.18Ω~4.96Ω范围内.

答:滑动变阻器R的阻值在3.18Ω~4.96Ω范围内变化.

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题型: 多选题
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多选题

图所示为一电流表的原理示意图.质量为m的均质细金属棒MN的中点处通过一挂钩与一竖直悬挂的弹簧相连,绝缘弹簧劲度系数为k;在矩形区域abcd内有匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向垂直纸面向外;与MN的右端N连接的一绝缘轻指针可指示标尺上的读数,MN的长度大于.当MN中没有电流通过且处于平衡状态时,MN与矩形区域的cd边重合;当MN中有电流通过时,指针示数可表示电流强度.则(  )

A当电流表示数为零时,弹簧伸长量是

B若要电流表正常工作,MN的N端应与电源正极相接

C若k=200N/m,=0.20 m,=0.050 cm,B=0.20T,此电流表的量程是2A

D若将量程扩大到2倍,磁感应强度应变为原来的

正确答案

A,D

解析

解:A、设当电流表示数为零时,弹簧的伸长量为△x,则有mg=k△x①

由①式得②,所以A正确;

B、为使电流表正常工作,作用于通有电流的金属棒

MN的安培力必须向下,因此M端应接正极,所以B错误;

C、设电流表满偏时通过MN间

电流强度为Im,则有③,联立②③并代入数据得Im=2.5A,故C错误;

D、设量程扩大后,磁感应强度变为B′,则有⑤,由

①⑤式得⑥,所以磁感应强度减半,故D正确.

故选:AD

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题型: 多选题
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多选题

(2015•贵州二模)如图所示,在倾角为α的光滑斜面上,垂直纸面放置一根长为L,质量为m的直导体棒.在导体棒中的电流I垂直纸面向里时,欲使导体棒静止在斜面上,下列外加匀强磁场的磁感应强度B的大小和方向正确的是(  )

AB=,方向垂直斜面向上

BB=,方向竖直向上

CB=,方向垂直斜面向下

DB=,方向竖直向下

正确答案

A,B

解析

解:A、外加匀强磁场的磁感应强度B的方向垂直斜面向上,则沿斜面向上的安培力、支持力与重力,处于平衡状态,则大小B═mg;故A正确;

B、外加匀强磁场的磁感应强度B的方向竖直向上,则水平向右的安培力、支持力与重力,处于平衡状态,则大小B=mg;故B正确;

C、外加匀强磁场的磁感应强度B的方向垂直斜面向下,则沿斜面向下的安培力、支持力与重力,所以棒不可能处于平衡状态,故C错误;

D、外加匀强磁场的磁感应强度B的方向竖直向下,则水平向左的安培力、支持力与重力,所以棒不可能处于平衡状态,故D错误;

故选:AB

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题型: 单选题
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单选题

把一根柔软的螺旋形弹簧(能导电)竖直悬挂起来,使它的下端刚好跟杯里的水银面相接触,并使它组成如图所示的电路图.当开关S接通后,将看到的现象是(  )

A弹簧静止不动

B弹簧收缩后静止

C弹簧拉长后静止

D弹簧上下跳动

正确答案

D

解析

解:当有电流通过弹簧时,构成弹簧的每一圈导线周围都产生了磁场,根据安培定则知,各圈导线之间都产生了相互的吸引作用,弹簧就缩短了,当弹簧的下端离开水银后,电路断开,弹簧中没有了电流,各圈导线之间失去了相互吸引力,弹簧又恢复原长,使得弹簧下端又与水银接触,弹簧中又有了电流,开始重复上述过程.

故选:D.

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题型: 单选题
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单选题

如图所示,一通电直导线与匀强磁场方向垂直,导线所受安培力的方向是(  )

A向上

B向下

C垂直纸面向里

D垂直纸面向外

正确答案

C

解析

解:A、根据左手定则,让磁感线穿过手心,即手心向上,四指指向电流方向,即指向右侧,大拇指垂直于纸面指向里,故安培力方向垂直纸面向里,故ABD错误,C正确.

故选:C.

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题型: 多选题
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多选题

质量为m的通电导体棒ab置于倾角为θ的导轨上,如图所示.已知导体与导轨间的动摩擦因数为μ,在图所加各种磁场中,导体均静止,则导体与导轨间摩擦力为零的可能情况是(  )

A

B

C

D

正确答案

A,B

解析

解:A、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A正确.

B、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,不受摩擦力,故B正确.

C、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,故C错误.

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.

故选AB.

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题型: 单选题
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单选题

如图所示,在倾角为α的光滑斜面上,垂直纸面放置一根长为L,质量为m的直导体棒.在导体棒中的电流I垂直纸面向里时,欲使导体棒静止在斜面上,下列外加匀强磁场的磁感应强度B的大小和方向正确的是(  )

AB=mg ,方向垂直斜面向上

BB=mg ,方向垂直斜面向下

CB=mg ,方向垂直斜面向上

DB=mg ,方向垂直斜面向下

正确答案

A

解析

解:

A、C、外加匀强磁场的磁感应强度B的方向垂直斜面向上,由左手定则可知所受的安培力沿斜面向上,由于棒处于平衡状态,则有:

   BIL=mgsinα,则得B=mg;故A正确,C错误;

B、D、外加匀强磁场的磁感应强度B的方向垂直斜面向下,则沿斜面向下的安培力、支持力与重力,所以棒不可能处于平衡状态,故BD错误;

故选:A.

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题型:简答题
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简答题

如图所示,质量m=0.1kg的导体棒静止于倾角为30度的斜面上,导体棒长度L=0.5m,通入垂直纸面向里的电流,电流大小I=2A,整个装置处于磁感应强度B=0.5T,方向竖直向上的匀强磁场中.求:

(1)导体棒所受安培力的大小和方向

(2)导体棒所受静摩檫力的大小和方向.

正确答案

解析

解:(1)F=BIL=0.5×2×0.5(N)=0.5N

由左手定则可知安培力方向水平向右

(2)建立如图坐标系,分解G和F

在x轴方向上:

FX=Fcos30°=0.433N

GX=Gsin30°=0.5N

由共点力平衡得导体棒受摩檫力方向

沿斜面向上,大小为:Ff=GX-FX=0.067N

答:(1)导体棒所受安培力的大小为0.5N和方向为水平向右.

(2)导体棒所受静摩檫力的大小0.067N和方向为沿斜面向上.

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题型:填空题
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填空题

地球是一个大磁体,在赤道上,地磁场可看成沿南北方向的匀强磁场.如果赤道某处的磁感应强度大小为0.5×10-4T,在此处有一根东西方向的直导线,长20m,载有从西向东的电流10A.地磁场对这根导线作用的安培力大小为______N,方向______

正确答案

0.01

竖直向上

解析

解:匀强磁场方向为由南向北,而电流方向为从西向东.则由左手定则可得安培力的方向为竖直向上.

安培力的大小为F=BIL=0.5×10-4×10×20N=0.01N

故答案为;0.01,竖直向上.

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题型: 单选题
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单选题

通电导线在磁场中所受到的力叫(  )

A洛伦兹力

B安培力

C电场力

D静电力

正确答案

B

解析

解:通电导线在磁场中受到的力叫安培力

故选:B

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题型: 多选题
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多选题

下列说法中正确的是(  )

A某处小磁针的北极受磁场力的方向就是该处磁场的方向

B若电荷在某处不受磁场力作用,则该处的磁感应强度一定为零

C将通电导体置于匀强磁场中,若导体长度和电流大小一定.那么导体所受的安培力大小也是一定的

D在磁感应强度为B的匀强磁场中,长为L、电流为I的通电直导线所受到的安培力的大小,介于零(含零)和BIL(含BIL)之间

正确答案

A,D

解析

解:A、规定:某处小磁针的北极受磁场力的方向就是该处磁场的方向,故A正确;

B、若电荷在某处不受磁场力作用,则该处的磁感应强度不一定为零,可能电荷的运动方向与磁场方向平行,故B错误;

C、安培力的大小除与磁场、电流及长度有关外,还与如何放置有关,故C错误;

D、磁感应强度为B的匀强磁场中,长为L、电流为I的遥电直导线所受到的安培力的大小,与电流和磁场的夹角有关,介于零(含零)和BIL(含BIL)之间,故D正确;

故选:AD

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题型: 单选题
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单选题

如图所示,MN,PQ为平行光滑导轨,导轨间距为L=1m,长度足够长,其电阻忽略不计,与地面成30°角固定,N、Q间接一电阻R′=1.0Ω,M、P端与电池组和开关组成回路,电动势E=3V,内阻r=1.0Ω.导轨区域加有与两导轨所在平面垂直的匀强磁场,现将一条质量为m=0.08kg,电阻R=1.0Ω的金属棒置于导轨上,并保持金属棒ab水平,当开关S接通后金属棒ab恰静止不动,则(  )

A磁感应强度大小为0.8T

B磁感应强度大小为0.1T

C若打开开关S,让金属棒ab从静止下滑,其最终匀速运动的速度为5m/s

D若打开开关S,让金属棒ab从静止下滑,其最终匀速运动的速度为10m/s

正确答案

C

解析

解:A、由于静止平衡,由受力分析,有:

BL=mgsinθ

根据闭合电路欧姆定律,有:

I=

带入数据后解得:

I==2A,

B===0.4T,故AB错误;

C、断开S后,金属导线切割磁感线产生感应电流,则安培力与重力的分力平衡,

则有:BIL=mgsin30°;

且I=

解得:v==5m/s,故C正确,D错误;

故选:C.

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题型: 单选题
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单选题

如图所示,一通电直导线置于匀强磁场中,电流方向垂直纸面向里,图中能正确表示该导线所受安培力的是(  )

AF1

BF2

CF3

DF4

正确答案

D

解析

解:磁场方向水平向右,电流方向垂直纸面向里,根据左手定则知,安培力的方向竖直向下.故D正确,A、B、C错误.

故选:D.

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题型: 单选题
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单选题

如图所示,三根通电直导线P、Q、R相互平行,通过正三角形的三个顶点,三条导线通入大小相等,方向垂直纸面向里的电流;通电直导线产生磁场的磁感应强度,I为通电导线的电流强度,r为距通电导线的距离的垂直距离,K为常数;则R受到的磁场力的方向是(  )

A垂直R,指向Y负方向

B垂直R,指向Y正方向

C垂直R,指向X正方向

D垂直R,指向X负方向

正确答案

A

解析

解:由安培定则可知,通电指导线P、Q在R处产生的磁场方向水平向右,即沿X轴正方向,则R处的磁场方向沿X轴正方向;

由左手定则可知,通电直导线R所受安培力垂直于R指向Y轴负方向.选项BCD错误,A正确.

故选A.

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题型: 单选题
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单选题

(2015秋•黄冈期末)赤道附近一根直立旗杆因上空带正电云层靠近,遭受雷击,则当雷击通过旗杆时地球磁场对旗杆的安培力方向为(  )

A向东

B向南

C向西

D向北

正确答案

A

解析

解:当带有正电的乌云经过避雷针上方时,避雷针开始放电形成瞬间电流,正电电荷从上而下通过避雷针,所以电流的方向为从上而下,磁场的方向从南向北,根据左手定则,安培力的方向向东.故A正确,BCD错误.

故选:A.

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