- 磁场
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如图所示,两根间距为d的平行光滑金属导轨间接有电源E,导轨平面与水平面间的夹角θ=30°.金属杆ab垂直导轨放置,导轨与金属杆接触良好.整个装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中.当磁场方向垂直导轨平面向上时,金属杆ab刚好处于静止状态.要使金属杆能沿导轨向上运动,可以采取的措施是( )
正确答案
解析
解:A.根据初始条件受力分析知mgsinθ=BIL,因此减小磁感应强度B,安培力减小,金属棒不可能沿斜面向上运动,故A错误;
B.若减小电流,则安培力F=BIL将减小,金属棒将向下运动,故B错误;
C.减小倾角θ,重力分力沿斜面向下分力mgsinθ<BIL,金属棒将向上运动,故C正确;
D.将电源正负极对调使金属杆中的电流方向改变,安培力将沿斜面向下,因此金属棒将向下运动,故D错误.
故选C.
如图所示,条形磁铁放在水平粗糙桌面上,它的正中间上方固定一根长直导线,导线中通过方向垂直纸面向里(即与条形磁铁垂直)的电源,和原来没有电流通过时相比较,磁铁受到的支持力将______.
正确答案
变大
解析
解:磁铁的磁感线在它的外部是从N极到S极,因为长直导线在磁铁的中央上方,所以此处的磁感线是水平的,电流的方向垂直与纸面向里,根据左手定则,导线受磁铁给的“安培力”方向竖直向上,如下图所示:
长直导线是固定不动的,根据物体间力的作用是相互的,导线给磁铁的反作用力方向就是竖直向下的;
因此磁铁对水平桌面的压力除了重力之外还有通电导线的作用力,压力是增大的.
故答案为:变大
如图所示,一条形磁铁放在水平桌面上,在其右上方固定一根与磁铁垂直的长直导线,若向导线通有方向如图示的电流时,通电后磁铁仍不动,则( )
正确答案
解析
解:在磁铁外部,磁感线从N极指向S极,长直导线在磁铁的中央右上方,导线所在处磁场斜向左上方;导线电流垂直于纸面向外,由左手定则可知,导线受到的安培力斜向左下方;由牛顿第三定律可知,导线对磁铁的作用力斜向右上方,因此磁铁对桌面的压力减小,小于磁铁的重力,磁铁由向右的运动趋势,磁铁受到向左的摩擦力,故ABC错误,D正确.
故选:D.
一根长为0.2m,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,受到磁场力的大小不可能是( )
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.
故选A
如图所示,直角三角形形状的闭合导线框abc通以顺时针方向的电流I,放在匀强磁场中,线框平面与磁场方向垂直,ab:bc:ca=3:4:5,则线框受到的安培力的合力为( )
正确答案
解析
解:通以顺时针的电流方向,根据左手定则可知:各边所受的安培力背离中心处.
由公式F=BIL得出各边的安培力的大小,从而得出安培力大小与长度成正比,因而两直角边的安培力合力与斜边的安培力等值反向.所以线圈所受磁场力的合力为零.
故选:D.
(2016春•海淀区校级月考)直导线ab长为0.8m,质量为100g,用线悬挂在匀强磁场中成水平静止状态,导线通以从a到b的电流,电流强度为1.25A,(如图所示,磁场方向垂直于纸面)若两根悬线的张力为零,则磁场的磁感应强度的大小为______,方向是______.
正确答案
1T
垂直纸面向里
解析
解:金属细杆在重力、安培力作用下处于平衡状态,安培力和重力等大反向,故安培力方向竖直向上.
根据左手定则,伸开左手大拇指指向上方,四指从a指向b,则手心朝向纸外,故磁感应强度垂直于纸面向里.
金属棒的安培力:F=BIL…①
有二力平衡有:F=mg…②
联立①②代入数据解之得:B=1T
故答案为:1T,垂直纸面向里.
下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、电荷在电场中一定受到电场力的作用,故A正确;
B、运动电荷在磁场中,与磁场平行时,则不受到磁场力的作用,故B错误;
C、一小段通电导体在磁场中,与磁场平行放置时,也不受到磁场力作用.故C错误;
D、小段通电导体在电场中,不受到电场力的作用,故D错误;
故选:A
在以下四幅演示实验图示中,通过实验现象能正确表述实验结论的是( )
正确答案
解析
解:A、图A是演示电流的磁效应实验装置,通过实验现象能正确表述实验结论;故A正确;
B、图B是研究磁场对电流作用的实验装置,通过实验现象能正确表述实验结论;故B正确;
C、图C是研究磁场对电流作用的实验装置,通过实验现象没有能够正确表述实验结论;故C错误;
D、图D是电动机的工作原理的实验装置,没有能够正确表述实验结论.故D错误.
故选:AB
如图所示,粗细均匀的金属丝构成的等边三角形位于垂直纸面向里的匀强磁场中,磁感应强度大小为B,三角形边长为l,现给等边三角形通以恒定电流,其大小为I,则等边三角形在磁场中所受安培力大小为( )
正确答案
解析
解:三角导线框在磁场内有效长度为即为l,故受到的安培力为F=BIl,故D正确;
故选:D
如图所示装置,左边的托盘用细绳通过滑轮跟右边一个矩形导体线圈连接在一起(滑轮摩擦不计),线圈共有N匝,下边宽为L,它的下半部悬在匀强磁场B内,磁场方向垂直纸面向里.当线圈中通有逆时针方向的电流I时,调节左边托盘中的砝码使托盘和线圈静止不动.然后使电流反向(大小不变),这时需要在左边托盘中再增加质量为m的砝码后才能使托盘和线圈重新静止不动,求磁感应强度B的大小.
正确答案
解析
解:根据左手定则,原来的安培力向上;当电流反向后,安培力向下,需在左边加质量为m的砝码;
根据平衡条件,有:
2NBIL=mg
解得:B=
答:磁感应强度B的大小为.
如图所示,倾角为300的光滑斜面上水平放置一条0.2米长的导线PQ,两端连以轻软的直导线,组成闭合回路,导线通以5安电流,方向自Q向P.当有竖直向上B=0.6T的匀强磁场时,PQ恰好平衡.
(1)求PQ所受的安培力
(2)求PQ所受的重力.
正确答案
解析
解:磁场方向竖直向上,从P向Q观察,导体受力情况如图所示.
由平衡条件得:
在水平方向上:F安-Nsin30°=0
在竖直方向上:mg-Ncos30°=0
其中:F安=BIL=0.6×5×0.2N=0.6N
联立解得:PQ所受的重力为 G=mg=BILcot30°=0.6×5×0.2×N≈1.04N
答:(1)PQ所受的安培力为0.6N
(2)PQ所受的重力为1.04N
(2015秋•满城县校级月考)长直导线ab斜放在水平导轨上(导线与导轨的夹角为θ),两导轨相互平行且间距为d,匀强磁场的磁感应强度为B,如图所示,当通过ab的电流为I时,导线ab所受安培力的大小为______.
正确答案
解析
解:安培力的计算:当I⊥B时,F=BIL,当I与B不垂直时,F=BILsinθ,θ为I与B的夹角,题目中属于I与B垂直的情况,所以F=BIL=.
故答案为:
如图所示,在同一水平面上的两根导轨相互平行,并处在竖直向上的匀强磁场中,一根质量为3.6kg,有效长度为2m的金属棒放在导轨上.当金属棒中的电流为5A时,金属棒做匀速直线运动;当金属棒中的电流增加到8A时,金属棒的加速度为2m/s2,求磁场的磁感强度.
正确答案
解析
解:金属棒匀速运动时,有:
BI1L=μmg
棒匀加速运动时根据牛顿第二定律,有:BI2L-μmg=ma
解得:B==1.2T
答:磁场的磁感强度为1.2T.
如图,倾斜放置的、互相平行的光滑导轨P、Q的一端间连接有一电源,现加一匀强磁场使与光滑导轨P、Q都垂直的直导线MN静止在导轨上,要求所加磁场磁感应强度最小,则磁场方向应该( )
正确答案
解析
解:导体棒受重力、支持力和安培力,当安培力平行斜面向上时,安培力最小;
根据左手定则,磁场方向垂直导轨P、Q所在平面向上;
故选:A.
(2016•广西模拟)将通以3A电流且长为10cm的直导线放在匀强磁场中,调整它的方向,使其受到的磁场力在0到0.03N之间变化,则磁场的磁感应强度为( )
正确答案
解析
解:当磁场方向与通电导线垂直时,此时受到的安培力最大,由F=BIL得
B=
故选:D
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