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题型: 单选题
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单选题

一个蹄形磁铁如图所示放置,它的上方有一水平直通电导线PQ,电流方向向右,如果导线可以在磁场力作用下自由运动,那么它将怎样运动?(  )

A俯视逆时针方向转动

B俯视顺时针方向转动

C俯视逆时针方向转动且向下运动

D俯视顺时针方向转动且向下运动

正确答案

C

解析

解:在导线两侧取两小段,左边一小段所受的安培力方向垂直纸面向外,右侧一小段所受安培力的方向垂直纸面向里,从上往下看,知导线逆时针转动,当转动90度时,导线所受的安培力方向向下,所以导线的运动情况为,逆时针转动,同时下降.故C正确,A、B、D错误.

故选:C

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题型:简答题
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简答题

(2015秋•高安市校级期中)如图甲所示,两根光滑平行导轨水平放置,间距为L,其间有竖直向下的匀强磁场,磁感应强度为B.垂直于导轨水平对称放置一根质量为m的均匀金属棒.从t=0时刻起,棒上有如图乙所示的持续电流,大小为Im,方向会变化,周期为T,求:

(1)金属棒在(n=0、1、2、3、…)时的速度大小;

(2)金属棒在前3个周期内发生的位移.

正确答案

解析

解:(1)根据左手定则知,导体棒开始所受的安培力方向水平向右,根据F=BIL知,安培力在第一个T内做匀加速直线运动,加速度为a=,获得的速度为,在第二个T内,安培力方向水平向左,大小不变,做匀减速直线运动,根据运动的对称性知,一个周期末速度为零,金属棒的速度方向未变,然后金属棒重复前面的过程,金属棒一直向右移动,先向右做匀加速直线运动,再向右做匀减速运动,速度随时间周期性变化,故金属棒在(n=0、1、2、3、…)时的速度大小为:

(2)金属棒在内的位移为:

3T内的位移为:

答:(1)金属棒在(n=0、1、2、3、…)时的速度大小为

(2)金属棒在前3个周期内发生的位移为

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题型: 多选题
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多选题

如图所示 一根质量为m的金属棒MN,两端用细软导线连接后悬挂于a、b两点,棒的中部处于方向垂直纸面向里的匀强磁场中,棒中通有电流I,方向从M流向N,此时悬线上有拉力.为了使拉力等于零,可采用的办法是(  )

A适当增大磁感应强度

B使磁场反向

C适当增大电流强度

D使电流反向

正确答案

A,C

解析

解:棒的中部处于方向垂直纸面向里的匀强磁场中,棒中通有电流,方向从M流向N,根据左手定则可得,安培力的方向竖直向上,由于此时悬线上有拉力,为了使拉力等于零,则安培力必须增加.所以适当增加电流强度,或增大磁场

故选:AC.

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题型:简答题
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简答题

有一金属棒ab,质量为m,电阻不计,可在两条轨道上滑动,如图所示,轨道间距为L,其平面与水平面的夹角为θ,置于垂直于轨道平面向上的匀强磁场中,磁感应强度为B,金属棒与轨道的最大静摩擦力为其所受重力的k倍,回路中电源电动势为E,内阻不计,问:

滑动变阻器R调节在什么阻值范围内,金属棒能静止在轨道上?

正确答案

解析

解:若B的方向改为与轨道平面垂直斜向上,当安培力较小,物体恰好要沿斜面下滑时,金属棒受力如图a所示.

沿斜面方向:

F+fm=mgsinθ,

又F=BIL=BL

fm=kmg

三式联立得:

当安培力较大,物体恰好要沿斜面上滑时,金属棒受力如图b所示

沿斜面的方向:

F=fm+mgsinθ

又F=BIL=B

fm=kmg

三式联立解得:

因此时,金属棒恰能静止在轨道上.

答:滑动变阻器阻值调节阻值在范围内金属棒恰能静止在轨道上.

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题型: 单选题
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单选题

在匀强磁场中放入通有相同电流的三条不同形状的导线,如图所示.每条导线的两个端点间的距离相等,问所受磁场力最大的导线是(  )

A甲线最大

B乙线最大

C丙线最大

D三条线一样大

正确答案

D

解析

解:由题意可知,三个图中导线的有效长度相同,而且均垂直与磁场,故根据公式F=BIL可知,三条线所受安培力一样大,故ABC错误,D正确.

故选D.

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题型:填空题
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填空题

如图,在磁感应强度B=0.1T的匀强磁场中,用两根细线悬挂长L=0.1m、质量m=5×10-4kg的金属杆,为了使悬线受的拉力为零,在金属杆中须要通以稳恒电流I=______A,方向______.(g取10m/s2

正确答案

0.5

向右

解析

解:由题意可知,安培力方向向上,因此根据左手定则可判断流过的电流方向为向右.

由题意可得:

mg=BIL,

所以有:

故答案为:0.5、向右

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题型: 单选题
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单选题

如图所示,一根通电直导线置于水平向右的匀强磁场中,电流方向垂直于纸面向里,该导线所受安培力大小为F.将导线长度减少为原来的一半时,导线受到的安培力为(  )

A

B

CF

D2F

正确答案

B

解析

解:电流与磁场垂直,安培力:F=BIL

当导线长度减少为原来的一半时,导线受到的安培力为:F′=BI•

联立解得:F′=

故选:B

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题型: 单选题
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单选题

图中标出了磁感应强度B、电流I和其所受磁场力F的方向,正确的是(  )

A

B

C

D

正确答案

A

解析

解:A、根据左手定则,安培力的方向竖直向上.故A正确.

B、电流的方向与磁场方向平行,知不受安培力.故B错误.

C、根据左手定则,安培力方向竖直向上.故C错误.

D、根据左手定则,安培力的方向垂直纸面向外.故D错误.

故选A.

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题型:简答题
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简答题

水平放置的金属导轨宽L=0.5m,接有电动势E=3V,电源内阻及导轨电阻不计.匀强磁场竖直向上穿过导轨,俯视图如图所示,磁感应强度B=1T.导体棒ab的电阻R=2Ω,质量m=100g,垂直放在导轨上并接触良好.求合上开关的瞬间:

(1)导体棒ab受到安培力的大小和方向;

(2)导体棒ab的加速度.

正确答案

解析

解:(1)电路中总电流的大小为:I===1.5A,

所以导体棒ab受到安培力的大小为:F=BIL=1×1.5×0.5N=0.75N,

根据左手定则可知,方向向左.

(2)根据牛顿第二定律可得:F=ma,

所以加速度的大小为:a===7.5m/s2

答:(1)导体棒ab受到安培力的大小为0.75N,方向向左;

(2)导体棒ab的加速度为7.5m/s2

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题型: 单选题
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单选题

(2015秋•宜昌校级期中)如图所示,通电导体由Ⅰ位置绕固定轴转到Ⅱ位置,该导体所受安培力的大小将(  )

A变大

B变小

C不变

D无法确定

正确答案

C

解析

解:通电导体由Ⅰ位置绕固定轴转到Ⅱ位置,导线仍然与磁场垂直,故F=BIL不变,故C正确;

故选:C

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题型:填空题
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填空题

一根长l=0.2m的导线,通以I=3A的电流,垂直放入匀强磁场中,它受到磁场作用力的大小F=1.2×10-2N,则磁场的磁感应强度大小为______T;若将导线的长度缩短为原来的一半,其余条件保持不变,则导线受到磁场作用力的大小为______N,方向与磁场方向______(选填“垂直”或“平行”).

正确答案

2×10-2

6×10-3

垂直

解析

解:由F=BIL可得磁感应强度为:

B=T;

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0.02T.

此时导线受到的磁场的作用力为:F=BI•=0.02×3×0.1N=0.006N,方向与磁场方向垂直

故答案为:2×10-2    6×10-3    垂直

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题型:简答题
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简答题

如图所示,两平行光滑导轨相距20cm,导轨电阻不计,金属棒MN的质量为10g,电阻R=10Ω,匀强磁场磁感应强度B的方向竖直向下,大小为0.8T,电源电动势E=10V,内阻r=1Ω,导轨平面与水平面的夹角θ=45°,现MN静止在导轨上,求变阻器R0的阻值(g取10m/s2).

正确答案

解析

解:金属棒受重力mg、支持力N、安培力F的作用,力图如图.

根据平衡条件得mgsinθ=BILcosθ

则I=

代入解得,I=0.625A

根据欧姆定律得,

代入数据,解得R0=5Ω

答:变阻器R0=5Ω.

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题型:填空题
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填空题

如图所示,同一平面内有两根互相平行的长直导线甲和乙,通有大小均为I且方向相反的电流,a、b两点与两导线共面,其连线与导线垂直,a、b到两导线中点O的连线长度和甲乙间距离均相等.已知直线电流I 产生的磁场中磁感应强度的分布规律是(K为比例系数,r为某点到直导线的距离),现测得O点磁感应强度的大小为B0,则a点的磁感应强度大小为______B0,乙导线单位长度受到的安培力的大小为______ N.

正确答案

解析

解:设两导线间的距离是L,则由题意知:ao=bo=L;

由安培定则可知,甲乙两电流在O点产生的磁场方向都垂直于纸面向里,

两导线到O点的距离均为,∵B=k,O点磁感应强度的大小为B0

∴B0=Ba+Bb=k+k=k  ①,

由安培定则可知,甲在a处产生的磁场垂直于纸面向外,

乙在a处产生的磁场垂直于纸面向里,则a处的磁感应强度:

Ba=B+B=k-k=k  ②,

由①②可得:Ba=

甲在乙处产生的磁感应强度:

B=k=,单位长度l=1m的乙导线受到的安培力:

F=BIl=×I×1=B0I;

故答案为:B0I.

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题型:简答题
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简答题

垂直磁场方向放入匀强磁场的通电导线长L=25cm,通电电流强度I=10A,若它所受安培力F=1N,求该磁场的磁感应强度B是多少?

正确答案

解析

解:由题意可知:

L=25cm=0.25m 

根据磁感应强度的定义式:

B==

故磁场的磁感应强度B=0.4T.

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题型:简答题
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简答题

如图所示,两根足够长的平行直导轨与水平面成θ=37°角放置,两导轨间距为L=0.5m,导轨间连接有直流电源和滑动变阻器,电源电动势E=12V,内阻r=1.5Ω,滑动变阻器的最大阻值为10Ω,一根质量为m=0.5kg、阻值为R1=5Ω的粗细均匀的直金属杆放在两导轨上,并与导轨垂直,整套装置处于磁感应强度为B=0.8T的匀强磁场中,磁场方向垂直于导轨平面向上,导轨和金属杆接触良好,导轨的电阻不计,闭合电键K,调节滑动变阻器滑片至中点,结果金属棒刚好不下滑,g=10m/s2,求:

(1)金属棒与导轨间的动摩擦因数;

(2)断开电键K,求金属棒沿导轨下滑过程中克服安培力做功的最大功率.

正确答案

解析

解:(1)有闭合电路的欧姆定律可得,回路中的电流为I=

故流过导体棒的电流为

对导体棒受力分析,根据共点力平衡可得mgsinθ=BI′L+μmgcosθ

解得μ=0.6

(2)断开开关后,导体棒能达到的最大速度为v

则产生的感应电流为

对导体棒受力分析,根据共点力平衡可得mgsinθ=μmgcosθ+BIL

联立解得v=37.5m/s

克服安培力做功的最大功率为P=BILv=

答:(1)金属棒与导轨间的动摩擦因数为0.6;

(2)断开电键K,金属棒沿导轨下滑过程中克服安培力做功的最大功率为22.5W

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