- 磁场
- 共6748题
如图所示,有一匀强磁场,磁感应强度B=1T.有一段长为L=0.1m的直导线处于磁场中垂直磁场方向放置,当导线中通以I=0.5A的电流时
(1)问导线所受安培力的方向与电流方向是垂直还是平行;
(2)求导线所受到的安培力大小F.
正确答案
解析
解:(1)根据左手定则知导线所受安培力的方向与电流方向垂直
(2)导线所受到的安培力的大小为:F=BIL=1×0.5×0.1N=0.05N
答:(1)导线所受安培力的方向与电流方向垂直;
(2)导线所受的安培力大小为0.2N.
有一金属细棒ab,质量m=0.05kg,电阻不计,可在两条轨道上滑动,如图所示,轨道间距为L=0.5m,其平面与水平面的夹角为θ=37°,置于垂直于轨道平面向上的匀强磁场中,磁感应强度为B=1.0T,金属棒与轨道的动摩擦因数μ=0.5,(设最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等)回路中电源电动势为E=3V,内阻r=0.5Ω.求:
①为保证金属细棒不会沿斜面向上滑动,流过金属细棒ab的电流的最大值为多少?
②滑动变阻器R的阻值应调节在什么范围内,金属棒能静止在轨道上?
(g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)
正确答案
解析
解:(1)当金属棒正要向上滑动时,摩擦力沿斜面向下并达最大,此时通过金属棒的电流达到最大I1
mgsinθ+μmgcosθ=I1LB
解得:I1=1A
(2)由
解得:R1=2.5Ω
当金属棒正要向下滑动时,摩擦力沿斜面向上并达最大,此时通过金属棒的电流最小为I2
mgsinθ=μmgcosθ+I2LB
解得:R2=14.5Ω
2.5Ω≤R≤14.5Ω
答:(1)为保证金属细棒不会沿斜面向上滑动,流过金属细棒ab的电流的最大值为1A.
(2)滑动变阻器R的阻值应调节在什么范围为2.5Ω≤R≤14.5Ω,金属棒能静止在轨道上
如图所示,放在平行光滑导轨上的导体棒ab质量为m,长为L,导体所在平行面与水平面成30°,导体棒与导轨垂直,空间有竖直向上的匀强磁场,磁感应强度为B,若在导体中通以由______的电流,且电流为______ 时,导体棒可维持静止状态.
正确答案
b→a
解析
解:导体棒静止,处于平衡状态,导体棒受力如图所示,
导体棒受到的安培力:
F=BIL ①
由图示可知:
F=mgtan30° ②
由①②可得:
I==
由左手定则可知,电流方向由b指向a;
故答案为:b→a,.
要使长度一定的通电直导线在匀强磁场中受到的磁场力最大,下列措施中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、当导线的方向与磁场的方向平行,所受安培力为0,最小.当导线的方向与磁场方向垂直时,安培力最大,为F=BIL.故A错误、B正确.
C、D、当导线的方向与磁场方向垂直时,安培力最大,当导线与磁场的方向既不平行也不垂直时,安培力的大小介于0和最大值之间.故CD错误.
故选:B
下图中哪些能够正确表示磁场方向、直导线中电流方向和直导线受到的安培力的方向间的关系( )
正确答案
解析
解:A、由左手定则可知,通电导线所受安培力方向水平向右,故A错误;
B、由左手定则可知,通电导线所受安培力方向垂直向上,故B正确;
C、由左手定则可知,通电导线所受安培力方向竖直向下,故C正确;
D、由左手定则可知,通电导线所受安培力方向垂直向内,故D正确;
故选:BCD.
一根长0.5m的通电直导线,通过的电流为4A,垂直放在磁场中,导线受到的安培力是0.4N,求该区域的磁感应强度.
正确答案
解析
解:由F=BIL得:B==
=0.2T
答:磁感应强度为0.2T.
把一根不计重力的通电硬直导线ab放在磁场中,导线可以在空中自由移动和转动,导线中的电流方向由a流向b,导线所在区域磁场的磁感线呈弧形,如图所示,则以下关于导线受力和运动情况说法正确的是( )
正确答案
解析
解:磁感线如图所示,
则由图示可知左侧导体所处的磁场方向斜向上,右侧导体所处的磁场斜向下,则由左手定则可知,左侧导体受力方向向外,右侧导体受力方向向里,故从上向下看,小磁针应为逆时针转动;当导体转过90°时,由左手定则可得导体受力向下,故可得出导体运动为逆时针转动的同时还要向下运动.即为a端转向纸外,b端转向纸里,且靠近磁铁,同时导线受到的安培力的方向一定与导线垂直.故BD正确,AC错误;
故选:BD.
如图所示,AC是一个用导线弯成的半径为R、以O为圆心的四分之一圆弧,将其放置在与平面AOC垂直的磁感应强度为B的匀强磁场中.当在该导线中通以方向由A到C,大小为I的恒定电流时,该导线受到的安培力的大小和方向是( )
正确答案
解析
解:直导线折成半径为R的圆弧形状,在磁场中的有效长度为
R,
则安培力为:F=BIL=
安培力的方向与等效长度的直线垂直,根据左手定则可得,安培力的方向垂直AC的连线指向右上方.
故选:C.
小王同学在实验室做旋转液体的实验.如图所示,装有氢氧化钠溶液的玻璃皿放在蹄形磁极间,A接沿边缘内壁的圆环形电极,B接中心的圆柱形电极,通电后发现液体并没有旋转起来,则造成这种现象的原因可能是( )
正确答案
解析
解:老师将该容器放在磁场中,能使液体会旋转起来,是在安培力作用下导致的,因此要强调溶液能导电,且电流方向确定,并有磁场.与磁铁的磁极是否接反、直流电源正负是否接反,都没有关系.而该同学液体不能旋转是因为可能使用了交流电源,所以可能是D选项.
故选:D.
如图所示,空间有沿x轴正方向的匀强磁场,与x轴重合的通电导线ab绕0点在xOy平面内旋转180°的过程中,通电导线受到的安培力( )
正确答案
解析
解:通电直导线所受的安培力F=BILsinα,α是导线与磁场方向的夹角,由题知,B、I、L不变,α由0变到180°,sinα先增大后减小,则F先增大后减小;
根据左手定则判断可知,安培力方向始终Z轴方向,保持不变.故A正确,BCD错误.
故选:A
关于磁场对通电直导线的作用力(安培力),下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、放在匀强磁场中的通电导线,如果电流与磁场平行,则一定不受磁场的作用力,故A错误;
BCD、当电流与磁场不平行时,根据左手定则,知磁场对通电导线的安培力方向一定既垂直于电流方向,又垂直于磁场方向,即垂直于由B和I所确定的平面,故BCD正确;
故选:BCD.
如图所示,有一金属棒ab,质量m=0.005kg,电阻R=1Ω,可以无摩擦地在两条轨道上滑动,轨道间的距离d=10cm,轨道电阻不计,轨道平面与水平面间的夹角θ=37°,置于磁感应强度B=0.4T、方向竖直向上的匀强磁场中,回路中电池的电动势E=2V,内电阻r=0.1Ω,问变阻器的电阻Rb为多大时,金属棒恰好静止?(g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)(结果保留两位有效数字)
正确答案
解析
解:ab棒受力如图所示,由平衡条件得:
mgsinθ=BIdcosθ;
由闭合电路欧姆定律得:I=;
解两式得:
R0==
=1.0Ω.
答:变阻器R0为1.0Ω时,可使金属棒在轨道上保持静止.
把一段长度为1m的直导线,沿着某一固定的方向放置在磁感应强度为B的匀强磁场中,当只导线通电电流为5A时,测得该直导线受到的安培力的大小F=0.5N,那么,仅仅根据以上数据,可以判断该匀强磁场的磁感应强度B的大小是( )
正确答案
解析
解:由公式F=BILsinθ,可知当夹角为90°时磁感应强度最小,此时:
因此B≥0.1T,故ABC错误,D正确.
故选D.
(2015秋•佛山校级期末)有关安培力的描述,正确的是( )
正确答案
解析
解:ABC、当通电直导线在匀强磁场中与磁场方向平行时,安培力为零,即不受安培力,故A错误,B错误,C正确;
D、根据左手定则,安培力与磁场方向垂直,故D错误;
故选:C
如图所示,用两根轻细悬线将质量为m、长为L的金属棒ab悬挂在c、d两处,置于竖直向上的匀强磁场内.当棒中通以从a到b的电流I后,两悬线偏离竖直方向θ角,棒处于平衡状态.则磁感应强度B为多少?为了使棒平衡在该位置上,所需磁场的最小磁感应强度B为多少?方向如何?
正确答案
解析
解:画出从右侧看逆着电流方向的侧视图,如图甲所示.金属棒在重力mg、悬线拉力FT、安培力F三个力的作用下处于平衡状态.
由共点力平衡条件得:F=ILB=mgtan θ,
解得:B=tan θ.
要求所加磁场的磁感应强度最小,应使棒平衡时所受的安培力有最小值.由于棒的重力恒定,悬线拉力的方向不变,由画出的力的三角形可知(如图乙),
安培力的最小值为:Fmin=mgsin θ,
即:ILBmin=mgsin θ,
所以Bmin=sin θ,所加磁场的方向应平行于悬线向上.
答:磁感应强度B为tan θ,为了使棒平衡在该位置上,所需磁场的最小磁感应强度B为
sin θ,方向平行于悬线向上.
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