- 磁场
- 共6748题
在磁感应强度B竖直向上的匀强磁场中,oo′为一水平转轴,横截面积S=2.0mm2的铜导线弯成如图所示的形状,其中MA和ND段沿oo′轴线,AB,BC,CD是边长为a的正方形的三条边.整个铜导线可以刚性地绕oo′转动.已知铜的密度为8.9g/cm3,铜线中有电流I=10A,在平衡时,AB,CD段与竖直方向的夹角θ=15°,求磁磁感应强度B的大小.
正确答案
解析
解:线框的重力为:
G=mg=ρS•3ag,
磁场方向与BC中的电流垂直,安培力F=BIa,方向垂直纸面向外,根据力矩平衡有:
F•acosθ=mgasinθ,
联立解得为:
B==
≈0.2T.
答:磁感应强度大小为0.2T.
-通电直导线用细线悬挂于匀强磁场中,磁场及电流方向如图所示.要使细线拉力增大,可采用的方法是( )
正确答案
解析
解:根据左手定则可知,在MN中通入如图的电流,在空间有垂直与纸面向外的磁场,则MN受到向下的安培力,重力与向下的安培力的合力等于和绳子拉力大小相等,若使绳子上的拉力增大,使MN所受安培力增大即可,根据安培力的公式:F=BIL,得:要增大安培力,可以增大B、增大L、或增大电流I.故AB错误,CD正确.
故选:CD
如图所示,AB为一根长8cm、质量为5g的均匀金属棒,两端用相同的两根弹簧挂起,置于匀强磁场中.当AB中无电流通过时,弹簧比原长伸长10cm,如果在AB中通以B→A方向、大小为10A的电流时,弹簧比原长缩短了6厘米,那么匀强磁场的磁感应强度至少应为______T,方向应为______.
正确答案
0.1
垂直纸面向外
解析
解:在AB中通电后,弹簧比原来缩短,说明AB棒所受的安培力方向竖直向上,根据左手定则判断得知磁场的方向垂直纸面向外.
无电流时,mg=kx1
有电流时,mg=BIL+kx2
而x1-x2=0.1
联立解得,B=0.1T
故答案为:0.1,垂直纸面向外
如图所示,赤道上方带正电的雷雨云经过建筑物上方的避雷针时形成放电电流,则此电流受地磁场的安培力方向为( )
正确答案
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,B、C、D错误.
故选:A.
一根长为0.2m的导线,通以3A的电流,当电流方向与磁场方向垂直时,它受到的磁场的作用力是6×10-2N,则磁场的磁感应强度B是______T;当导线的长度在原位置缩短为原来的一半时,它受到的磁场的作用力是______N.
正确答案
0.1
3×10-2
解析
解:(1)由F=BIL可得磁感应强度为:B==
=0.1T;
(2)磁感应强度与导线长度无关,当导线的长度在原位置缩短为原来的一半时,磁感应强度仍为0.1T.
此时导线受到的磁场的作用力为:F=BI•=0.1×3×0.1N=0.03N
故答案为:0.1,3×10-2.
如图所示,悬挂起来的矩形线圈abcd与固定的条形磁铁在同一平面内,二者的中轴线在一条直线上.当线圈中通以逆时针方向的电流时,线圈受磁场力的情况是( )
正确答案
解析
解:A、各边都处在磁场中,各边电流方向都与磁场方向不平行,都受到安培力的作用,故A错误;
B、ab边所处位置磁感应强度大,cd边所处位置磁感应强度小,而两边电流大小相等,由F=BILsinθ可知两边所受安培力不相等,故B错误;
C、ad边与bc边关于条形磁铁对称,它们所处的磁场强度大小相等,两边长度与电流大小相等,由F=BILsinθ可知,两边所受安培力大小相等,由左手定则可知安培力的方向相同,故C正确,D错误;
故选C.
(2015秋•福建校级期末)电磁炮是一种理想的兵器,其原理是:炮弹(可视为长方形导体)置于两固定的平行导轨之间,并与轨道壁无摩擦良好接触.开始时炮弹在导轨的一端,通以电流后炮弹会被磁力从静止匀加速,最后从位于导轨另一端的出口高速射出(如图).设两导轨间距d=0.10m,导轨长L=20m,炮弹质量m=0.30kg,导轨间匀强磁场的磁感应强度B=2.0T,方向垂直纸面向里,电流I的方向如图所示.若炮弹出口速度为v=4.0×103m/s,求通过导轨的电流值I.
正确答案
解析
解:在导轨通有电流I时,炮弹作为导体受到磁场施加的安培力F=IdB,
炮弹的加速度为:a=.
炮弹做匀加速运动,有:v2=2aL
I==
A=6.0×105A
答:通过导轨的电流I为6.0×105A.
(2015秋•遵义期末)如图所示,质量为m长度为L的金属棒MN两端由等长的轻质绝缘细线水平悬挂,处于竖直向上的匀强磁场中,棒中通以由M向N的电流为I,平衡时两悬线与竖直方向夹角均为θ=30°.
(1)求匀强磁场的磁感应强度B;
(2)将这个匀强磁场大小保持B’=B不变,仅方向逆时针旋转90°(如下图所示),重新平衡的时候,细线与竖直方向夹角θ为多少?每根细线拉力减少了多少?
正确答案
解析
解:(1)金属棒的受力情况如图所示:
则有:
,所以
,
(2)初始状态,两根细线拉力之和为FT,则,
每根细线拉力,
重新平衡后,θ′=0,两根细线拉力之和变成F′T,
F安+F′T=mg,其中,安培力,
则,每根细线拉力
,
于是,每根细线拉力减小了
答:(1)匀强磁场的磁感应强度B为;
(2)将这个匀强磁场大小保持B’=B不变,仅方向逆时针旋转90°(如下图所示),重新平衡的时候,细线与竖直方向夹角θ为0,每根细线拉力减少了
如图所示,在倾角为θ的斜面上,固定一宽度为L的平行金属导轨,在导轨上端接入电源和滑动变阻器R.电源电动势为E,内阻为r,一质量为m的金属棒ab与两导轨垂直并接触良好.整个装置处于磁感应强度为B、垂直于斜面向上的匀强磁场中(导轨与金属棒的电阻不计).金属导轨是光滑的,要保持金属棒在导轨上静止,求:
(1)通过金属棒的电流的大小;
(2)此时滑动变阻器R接入电路中的阻值大小.
正确答案
解析
解:(1)金属棒静止在金属导轨上受到重力、支持力和沿斜面向上的安培力而平衡,根据平衡条件,有:
F安=mgsinθ
由于F安=BIL,故:
I= ①
(2)设滑动变阻器接入电阻为R,根据闭合电路欧姆定律,有:
I= ②
联立①②解得:
R=
答:(1)通过金属棒的电流的大小为;
(2)此时滑动变阻器R接入电路中的阻值大小为.
匀强磁场中有一段长为0.4m的直导线,它与磁场方向垂直,当导线中通有1A的电流时,导线受到的安培力大小为0.8N,求:
(1)磁场的磁感应强度B是多少?
(2)当导线缩短一半,电流变为3A时,磁场的磁感应强度B又是多少?导线所受的安培力是多少?
正确答案
解析
解:(1)根据左手定则知,导线所受的安培力方向竖直向下.
根据F=BIL得,B==
T=2T.
(2)当导线缩短一半,电流变为3A时,磁场的磁感应强度B不变,仍为2T,
根据F=BIL得,安培力为F=2×3×0.2N=1.2N.
答:(1)磁场的磁感应强度B是2T;
(2)当导线缩短一半,电流变为3A时,磁场的磁感应强度B仍是2T,导线所受的安培力是1.2N.
如图所示,通电直导线置于匀强磁场中,导线与磁场方向垂直.若仅将导线中的电流增大为原来的2倍,则导线受到安培力的大小将( )
正确答案
解析
解:根据F=BIL得,电力增大为原来的2倍,则安培力增大为原来的2倍.故C正确,A、B、D错误.
故选C.
用两个一样的弹簧秤吊着一根铜棒,铜棒所在虚线范围内有垂直于纸面的匀强磁场,棒中通以自左向右的电流(如图所示),当棒静止时,两弹簧秤的读数均为F1;若将棒中的电流方向反向(大小保持不变),当棒静止时,两弹簧秤的示数均为F2,且F2>Fl,根据这两个数据,试求:
(1)磁场的方向;
(2)安培力的大小和铜棒的重力.
正确答案
解析
解:(1)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;
(2)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:
棒的重力为:G=F1+F2
安培力F的大小为:F=F2-F1
答:(1)磁场的方向垂直纸面向里;
(2)安培力的大小为F2-F1,铜棒的重力为F2+F1
有一小段通电导线垂直磁场放置,长为1cm,电流为5A,把它置于磁场中某点,受到的磁场力为0.1N,则该点的磁感应强度可能是( )
正确答案
解析
解:导体棒垂直置于磁场中,根据F=BIL得:
B=
故选:A
一个圆柱形玻璃管里面刚好装了半管水银,水银质量为m,玻璃管水平固定在竖直向下的匀强磁场中,磁感应强度为B,如图所示为玻璃管的截面图.如有电流I通过水银向纸内方向流过,当水银面再次平衡时,测得水银面上表面片竖直方向夹角为α,求此时水银受到的安培力及玻璃管对水银的支持力.
正确答案
解析
解:当水银中通有电流I,再次平衡时,受到水平向左的安培力F;玻璃管对水银的弹力FN,其方向跟水银面相垂直,以及重力mg等三个力的作用.
示意图如右图:
根据受力可知:
安培力为 F=mgcotα
玻璃管对水银的支持力为 FN=
答:水银受到的安培力为mgcotα,玻璃管对水银的支持力为.
由导线组成的直角三角形框架放在匀强磁场中(如图所示),若导线框中通以如图方向的电流时,导线框将( )
正确答案
解析
解:单向电流的等效长度等于两点间的直线距离,任取abc三点中的两点,有两个相反的等效电流,故闭合电流受安培力的合力为零,不会转动;
故选:B.
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