- 磁场
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(2015秋•宿迁期末)如图所示,把长L=0.2m的导体棒置于垂直纸面向外的匀强磁场中,磁感应强度B=2.0×10-3T,导体棒与磁场方向垂直,若棒中通有电流I=1.0A,方向向右,则导体棒受到安培力的大小和方向为( )
正确答案
解析
解:导体棒与匀强磁场垂直,则安培力大小为F=BIL=2.0×10-2×1.0×0.2N=4×10-3N
根据左手定则判断可知,安培力的方向向下.
故选:B
(2015秋•武汉校级期末)在倾角为α的斜面上,放置两条宽为L的平行光滑导轨,将一质量m的金属杆横放在导轨上,导体棒静止,如图所示,已知流过金属杆的电流为I,试问:
(1)若匀强磁场的磁感应强度B方向竖直向上,则B的大小为多少?
(2)若匀强磁场的磁感应强度B方向垂直于斜面向上,则B的大小为多少?
正确答案
解析
解:(1)根据共点力平衡可得BIL=mgtanα
解得B=
(2)根据共点力平衡可得BIL=mgsinα
解得B=
答:(1)若匀强磁场的磁感应强度B方向竖直向上,则B的大小为
(2)若匀强磁场的磁感应强度B方向垂直于斜面向上,则B的大小为B
将一通电直导体垂直磁场方向放入某匀强磁场,若只减小电流,则导体受到的安培力将______;若只增大磁场,则导体受到的安培力将______.
正确答案
减小
增大
解析
解:公式F=BIL,适用条件是通电导体在匀强磁场中,且要求磁场方向和电流方向垂直,故若只减小电流,安培力减小,若增大磁场,即B增大,安培力增大小.
故答案为:减小,增大
一根长0.20m、通有2.0A电流的通电直导线,放在磁感应强度为0.50T的匀强磁场中,受到的安培力大小不可能是( )
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ABC可能,D不可能.
本题选择不可能的,故选:D.
如图所示,铜棒的质量为m=0.1kg,静止在L=8cm的水平导轨上,两者之间的动摩擦因数μ=0.5,现在铜棒中通以I=5A的电流,要使铜棒滑动,可在两导轨间加一个竖直向上的匀强磁场,求所加匀强磁场的磁感应强度B的最小值.g=10m/s2.
正确答案
解析
解:通过受力分析,要使导体棒运动,则安培力刚好等于摩擦力即可得:
f=μmg=0.5×0.1×10N=0.5N
F=BIL
F=f
联立解得:B=
答:所加匀强磁场的磁感应强度B的最小值为1.25T
在水平匀强磁场中,用两根相同的细绳水平悬挂粗细均匀的直导线MN,导线中通以从M到N的电流I,此时绳子受力都是F,为使F=0,可采用下列方法中的( )
正确答案
解析
解:根据左手定则判断出安培力的方向向上,开始导线MN受重力、向上的安培力、拉力处于平衡.
A、MN开始受重力、向上的安培力和拉力处于平衡,若电流强度增大,根据FA=BIL,知安培力增大,则拉力减小,电流强度增大到某一值,拉力F可以为0.故A正确.
B、减小电流强度,根据FA=BIL,知安培力减小,则拉力增大.故B错误.
C、使电流反向,安培力反向,变成向下,要处于平衡,拉力会增大,不可能为0.故C错误.
D、若磁感应强度B增大,根据FA=BIL,知安培力增大,则拉力减小,B增大到某一值,拉力F可以为0.故D正确.
故选:AD.
关干磁感应强度B,电流强度I和电流所受磁场力F的关系,下面说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、在B为零的地方,则F一定为零,而F为零时,则B不一定为零.故A正确,B错误.
C、F不为零时,根据左手定则可知,安培力垂直于B与I的平面,则其方向一定垂直于B也垂直于I的方向.故C正确.
D、F不为零时,B与I的方向不一定垂直.故D正确.
故选:ACD.
在磁感应强度为0.6T的匀强磁场中,有一条与磁场方向垂直的通电直导线,电流为1.5A,导线上长为40cm的一段所受的安培力是______N.
正确答案
0.36
解析
解:电流的方向与磁场方向垂直,则安培力为:
F=BIL=0.6×1.5×0.4N=0.36N;
故答案为:0.36.
一根长l=0.1m的直导线垂直磁感线方向放在匀强磁场中,当导线中通过I=2A的电流时,导线受到的安培力大小为F=2.0×10-2N,则该磁场的磁感应强度大小为______T.
正确答案
0.1
解析
解:由F=BIL得
B=
故答案为:0.1
质量为m长为L的导体棒电阻为R,初静止于光滑的水平轨道上,电源电动势为E,内阻不计.匀强磁场的磁感强度为B,其方向与轨道平面成θ角斜向上方,电键闭合后导体棒开始运动( )
正确答案
解析
解:A、开关闭合,由左手定则可知,磁感线穿过掌心,则大拇指向为垂直磁感线向右,从而导致导体棒向右运动.故A错误;
B、C、当开关闭合后,根据安培力公式F=BIL与I=可得:
F=;
压力:
N=mg+Fcosθ=mg+
故B错误,C错误;
D、当开关闭合后,安培力的方向与导轨成90°-θ的夹角,再根据力的分解可得,合力大小,再由牛顿第二定律与安培力的大小可知,加速度a=,故D正确;
故选:D
(2016•龙岩模拟)如图所示,在纸面内有磁感应强度大小为0.5T、方向水平向左的匀强磁场.位于纸面内的细直导线,长L=0.5m,通有I=1A的恒定电流,导线与磁场方向成30°角.现在纸面内再加另一匀强磁场,使导线受到的安培力为零,则所加磁场的磁感应强度大小可能为( )
正确答案
解析
解:根据平行四边形定则知,虚线表示合磁感应强度的方向,与电流的方向平行,可知B2的最小值为Bsin30°=0.25T.则B2≥0.25T.故B、C、D正确,A错误.
故选:BCD.
(2015秋•吉安校级月考)如图所示,电源与竖直放置的粗糙导轨相连,导轨间距为L,导轨和金属导体间动摩擦因数μ=
,一质量为m的金属导体棒靠在导轨外面,通过的电流为I,为使金属棒静止,我们在导轨所在空间内加磁场,则此磁场的磁感应强度可能是( )
正确答案
解析
解:A、设安培力方向与竖直方向的夹角为θ.当导体棒恰好不下滑时,静摩擦力向上达到最大,则有
BILcosθ+f=mg,BILsinθ=N
又 f=μN
联立得 B=
根据数学知识有cosθ+μsinθ的最大值为,所以B的最小值为 Bmin=
=
,故A错误.
B、当B的方向垂直纸面向里时,由左手定则可知,安培力竖直向上,由平衡条件得 BIL=mg,得 B=,故B正确.
C、当B的方向竖直向下时,由左手定则判断知,安培力垂直纸面向里,由平衡条件得:
N=BIL,f=mg
又有 f≤μN
联立可得 B≥=
,所以在这种情况下,B不可能等于
,故C错误.
D、由于磁场方向不确定,不能求安培力的最大值,所以不求出B的最大值.故D错误.
故选:B
如图,水平放置的光滑的金属导轨M、N平行地置于匀强磁场中,间距为d,金属棒ab的质量为m,电阻为r,放在导轨上且与导轨垂直,磁场的感应强度大小为B,方向与导轨平面成夹角α且与金属棒ab垂直,定值电阻为R,导轨电阻不计,当电建闭合的瞬间,测得棒ab的加速度大小为a,求:
(1)金属棒受到的安培力的大小为多少;
(2)金属棒对导轨的压力大小为多少;
(3)电源电动势E为多大.
正确答案
解析
解:(1)对导体棒受力分析可知,
Fsinα=ma
F=
(2)通过共点力平衡得
FN+Fcosα=mg
FN=
(3)由F=BIL得
I=
由闭合电路的欧姆定律得
I=
联立解得E=
答:(1)金属棒受到的安培力的大小为;
(2)金属棒对导轨的压力大小为;
(3)电源电动势E为.
如图所示,两根光滑平行金属导轨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均为金属棒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)回路中电流的大小
(2)所加磁场磁感强度的大小和方向.
正确答案
解析
解:(1)回路中的电流
=2A
(2)因ab对导轨压力恰好是零且处于静止,ab所受安培力方向一定向上且大小等于重力,即
F=mg ①
F=ILB ②
由①、②式得
B==1.25T
由左手定则可以判定B的方向水平向左.
答:(1)回路中电流的大小2A
(2)所加磁场磁感强度的大小1.25T方向水平向左.
在下列所示的各图中,通电导线在磁场中的磁感强度B、电流I、磁场力F三个相关物理量中,已知其中两个物理量的方向,在图中标出第三个物理量的方向(三个物理量方向互相垂直).
正确答案
解析
解:A、根据左手定则可以判断,电流的方向是向外的,
B、根据左手定则可以判断,电流的方向是沿导线向上的,
C、根据左手定则可以判断,磁场的方向是垂直纸面向里的,
D、根据左手定则可以判断,磁场的方向垂直于F斜向下,
E、根据左手定则可以判断,安培力的方向垂直导线斜向上,
F、根据左手定则可以判断,安培力的方向垂直于B斜向下.
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