- 磁场
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通电导线在磁场中所受的作用力叫做______,运动电荷在磁场中所受的作用力叫做______.
正确答案
安培力
洛仑兹力
解析
解:通电导线在磁场中受力被称为安培力;而运动电荷在磁场中的受力叫洛仑兹力;
故答案为:安培力;洛仑兹力.
如图所示,一根长为L质量为m的金属棒水平固定结在两个劲度系数均为k的弹簧上,加一匀强磁场B,方向垂直纸面向里,当金属棒通以向右的电流I时,弹簧伸长△x,由此可得磁感应强度B的大小是______,若通以向左的电流I时,弹簧缩短______.
正确答案
解析
解:根据共点力平衡可知,mg+BIL=2k△x
解得B=
当通电电流向左时,根据共点力平衡可知
mg-BIL=2k△x′
解得
故答案为:,
水平放置的两根平行金属导轨之间接有电源盒开关,导轨所在的平面内存在竖直向上的匀强磁场,另有两根材料和长度完全相同的导体棒a和b均垂直于导轨放置,接触良好但导轨不光滑,如图所示.导体棒a和b的横截面积分别为Sa、Sb,且Sa>Sb,开关闭合时,两导体棒都立刻开始运动,电源内阻及金属导轨的阻值均不及,则在开关闭合的瞬间两导体棒( )
正确答案
解析
解:A、当闭合开关时,根据左手定则可知,两导体棒受到的安培力水平向右,故A错误,B正确;
C、由题意可知,两棒的电流大小相等,则安培力的大小也相同,根据牛顿第二定律,则有加速度的大小相等,故C正确,D错误;
故选:BC.
如图所示,两平行光滑导轨相距为20cm,与内阻r为0.5Ω的电源相连,导轨平面与水平面成45°角.整个装置处在方向竖直向下,磁感应强度B为1T的匀强磁场中,当滑动变阻器调至阻值为零时,在导轨上放置一质量为0.2kg的金属棒MN,恰好处于静止状态,经测量,导轨间的金属棒电阻值R为0.5Ω.导轨、导线电阻不计,g取10m/s2
(1)求金属棒所受安培力的大小,并指明金属棒上电流的方向;
(2)计算电源电动势E.
正确答案
解析
解:(1)如图,金属棒受mg、N和F作用处于静止,依平衡条件,可知F方向必水平向右,再依左手定则可知金属棒电流流向是M流向N;
对金属棒依平衡条件得:Nsin45°=F
Ncos45°=mg
由上两式,解得:F=mg=0.2×10N=2N
(2)根据安培力大小公式F=BIL
及闭合电路欧姆定律,E=I(r+R)
由上两式,解得:I==
A=10A
则E=10V
答:(1)金属棒电流流向是M流向N,金属棒所受安培力的大小2N;(2电源电动势E)10V.
一根长为0.2m的直导线,通以3A的电流,放在匀强磁场中.当电流方向与磁场方向垂直时,导线受到的磁场的作用力是6×10-2N,则匀强磁场的磁感应强度B=______T.
正确答案
0.1
解析
解:根据安培力公式:F=BIL
得:B==
=0.1T
故答案为:0.1.
两个完全相同的轻质铝环能在一个光滑的绝缘圆柱体上自由移动,设有大小不同方向相同的电流通入两铝环,如图所示,则两铝环的运动情况是( )
正确答案
解析
解:根据电流间相互作用规律“通向电流相互吸引,异向电流相互排斥”可知,两圆环应相互吸引,即彼此相向运动,再根据牛顿第二定律和牛顿第三定律可知,两圆环的加速度大小相等,所以B正确ACD错误.
故选:B.
固定导线c垂直纸面,可动导线ab通以如图方向的电流,用测力计悬挂在导线c的上方.导线c中通电时,以下判断正确的是( )
正确答案
解析
解:电流c产生的磁场在右边平行纸面斜向左,在左边平行纸面斜向下,在AB左右两边各取一小电流元,根据左手定则,左边的电流元所受的安培力方向向外,右边的电流元所受安培力方向向内,知AB导线逆时针方向(从上向下看)转动,即指向纸外.当AB导线转过90°后,两电流为同向电流,相互吸引.导致弹簧秤的读数变大.故D正确,A、B、C错误.
故选:D.
一质量为m的通电导体棒ab置于倾角为θ的导轨上,如图所示,已知导体棒与导轨间的动摩擦因数为μ,在下列所示的各种磁场中,导体棒均静止,则导体棒与导轨间一定存在摩擦力的是( )
正确答案
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错误.
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错误.
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正确.
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正确.
故选:CD.
如图,通电导线MN与单匝矩形线圈abcd共面,位置靠近ab且相互绝缘.当MN中电流突然减小时,线圈所受安培力的合力方向( )
正确答案
解析
解:金属线框abcd放在导线MN上,导线中电流产生磁场,根据安培定则判断可知,线框abcd左右两侧磁场方向相反,线框左侧的磁通量小于线框右侧的磁通量,磁通量存在抵消的情况.若MN中电流突然减小时,穿过线框的磁通量将减小.根据楞次定律可知,感应电流的磁场要阻碍磁通量的变化,则线框abcd感应电流方向为顺时针,再由左手定则可知,左边受到的安培力水平向右,而右边的安培力方向也水平向右,故安培力的合力向右.故B正确,ACD错误.
故选B
在某匀强磁场中,将一根长为0.5m,通过12A电流的导线,与磁场垂直放置时,受到的磁场力是0.6N,则匀强磁场的磁感应强度______T.
正确答案
0.1
解析
解:有一根长为0.5m的导线垂直磁场方向放置,则磁场的磁感应强度为:
B=
故答案为:0.1.
(1)某学生用螺旋测微器测一金属丝的直径,测得的结果如左图所示,则该金属丝的直径d=______mm.另一位学生用游标尺上有20个小格的游标卡尺测一工件的长度,测得的结果如右图所示,则该工件的长度L=______cm.
(2)某同学在研究长直导线周围的磁场时,为增大电流,用多根长直导线捆在一起进行实验.他不断改变导线中的总电流I和测试点与直导线的垂直距离r,测得的数据如下表所示(但遗漏了一个数据):
请你通过对上述数据的处理与分析得出磁感应强度B与电流I及距离r的关系式为B=______(用相关的符号表示);遗漏的数据约为______.
正确答案
解析
解:
(1)螺旋测微器的固定刻度读数为3mm.可动刻度读数为0.01×20.7mm=0.207mm,所以最终读数为3.207mm.
游标卡尺的主尺读数为20mm,游标读数为0.05×6=0.30mm,所以最终读数为20.30mm=2.030cm.
故本题答案为:3.207mm,2.030cm.
(2)采用控制变量法.
在电流相同的情况下,分析数据得出磁感应强度B与距离r近似成反比,即B∝;
在距离相同的情况下,分析数据得出磁感应强度B与电流近似成正比,即B∝I
综上,B∝,即B=K
,K为比例系数.
取一组数据代入,如r=0.020m,I=10.0A,B=10.32×10-5T,求出K=2.064×10-7Tm/A
将所所遗漏的数据处r=0.08m,I=10.0A,代入B=K 算出B=2.58×10-5T
故答案为:B=K,2.58×10-5T
一根容易发生形变弹性导线,两端固定.导线中通有电流,方向如图所示.当没有磁场时,导线呈直线状态;当分别加上如图中所示的匀强磁场时,下列描述导线状态的四个图中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、图示电流与磁场平行,导线不受力的作用,故A错误
B、由左手定则判得,安培力的方向垂直纸面向里,故B错误
C、由左手定则判得,安培力的方向水平向右,故C错误
D、由左手定则判得,安培力的方向水平向右,故D正确
故选:D
在匀强磁场中放置一条直导线,导线的方向与磁场方向垂直.下面四幅图象描绘了导线所受安培力大小F与通过导线电流I的关系.其中正确的是( )
正确答案
解析
解:根据F=BIL知,因为磁场的大小不变,所以F与IL成正比,图线为过原点的倾斜直线.故C正确,A、B、D错误.
故选:C.
一根长l=10cm的导线垂直磁感线方向放入如图所示的匀强磁场中,通入向右的电流.
(1)当导线中通以I1=0.5A的电流时,导线受到的安培力大小为 1.0×10-6N,则该磁场的磁感应强度为多少?
(2)若该导线中通以I2=2A的电流,则此时导线所受安培力大小是多少?方向如何?
正确答案
解析
解:(1)根据F=BIL得,磁感应强度的大小B=.
(2)根据F=BIL得,
安培力大小F=2×10-5×2×0.1N=4×10-6N.
根据左手定则知,安培力的方向垂直棒子向上.
答:(1)该磁场的磁感应强度为2×10-5T.(2)安培力的大小为4×10-6N,方向垂直棒向上.
电磁炮是利用磁场对电流的作用力把电能转变成机械能,使炮弹发射出去.如图所示,把两根长为s(s足够大),互相平行的铜制轨道放在磁场中,轨道之间放有质量为m的炮弹,炮弹架在长为L、质量为M的金属架上,已知金属架与炮弹在运动过程中所受的总阻力与速度平方成正比,当有恒定的大电流I1通过轨道和炮弹架时,炮弹与金属架在磁场力的作用下,获得速度v1时刻加速度为a,当有恒定的大电流I2通过轨道和金属架时,炮弹最大速度为v2,则垂直于轨道平面的磁感应强度为多少?
正确答案
解析
解:设运动中受总阻力,炮弹与金属架在磁场力和阻力合力作用下加速,根据牛顿第二定律,获得v1速度时,有:
…①
当炮弹速度最大时,有:…②
解得垂直轨道的磁感强度为:.
答:垂直于轨道平面的磁感强度为.
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