- 磁场
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以下说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、通电导线在磁场中,当导线的方向与磁场的方向平行,所受安培力为0,故A错误;
B、通电导线在磁体的磁场中,只要方向与磁场的方向不平行,就受安培力,故B错误;
C、两根通电导线电流的方向相同时它们之间有引力的作用,当它们中电流的方向相反时,有斥力的作用.故C正确;
D、两根通电铜导线之间可能有力的作用.这是电流之间的相互作用.故D错误.
故选:C
如图所示,质量为m的通电直导线用一绝缘轻绳悬挂,电流方向垂直于纸面,匀强磁场平行于纸面,导线处于静止状态,轻绳与竖直方向的夹角为30°.以下说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:对导体棒受力分析,受重力、安培力和细线拉力,如图所示:
根据平衡条件,当安培力与线垂直向上时,安培力最小,为:
FA=BIL=mgsin30°=,根据左手定则,磁感线方向沿悬线向上,故此时磁场方向是唯一的;
当mg≥FA>时,有2解.
当FA>mg时,有一解;
当FA<时,无解,故AC错误,BD正确
故选:BD
如图所示,在垂直纸面向里的匀强磁场中,有一段长为2m的金属导线ac从中点b弯成120°角的“<”形,导线中通有1A的恒定电流,磁场的磁感应强度大小为
T,金属导线所在平面与磁场方向垂直.则该通电导线受到的安培力大小为( )
正确答案
解析
解:导线在磁场内有效长度据几何关系得:d=,故该V形通电导线受到安培力大小为F=BIL=
=3N,故ABC错误,D正确.
故选:D.
如图示,一根有质量的金属棒MN,两端用细导线连接后悬挂于a、b两点,并与电源相连.棒的中部处于方向垂直纸面向里的句强磁场中,棒中通有方向从M流向N的电流,此时导线受到拉力.为了使拉力变为零,则可以采取的办法是( )
正确答案
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
如图所示,一对足够长的平行光滑金属导轨固定在水平面上,两导轨间距为L,左端接一电源,其电动势为E,内电阻为r,有一质量为m、长度也为L的金属棒静置于导轨上,且与导轨垂直,金属棒的电阻为R,导轨电阻可忽略不计,整个装置处于磁感应强度为B,方向竖直向下的匀强磁场中,
(1)若闭合电键的同时对金属棒施加水平向右恒力F,求棒即将运动时的加速度和运动过程中的最大速度.
(2)若电键开始是断开的,现对静止的金属棒施加水平向右的恒力F,一段时间后再闭合电键;要使电键闭合瞬间棒的加速度大小为,则F需作用多长时间.
正确答案
解析
解:(1)电键闭合时,安培力向右,由于导体棒产生的电动势方向与电源电动势方向相反,是反电动势,故电流会减小,安培力也会减小,故开始时刻加速度最大,有:
F=mam
解得:
am=
当电流反向且安培力与拉力平衡时,速度最大,故:
FA=F
安培力:
FA=BIL
根据闭合电路欧姆定律,有:
I=
联立解得:
v=
(2)电键闭合瞬间棒的加速度大小为a=,根据牛顿第二定律,合力为:
F合=ma=F
没有安培力,说明电流为零,反电动势与电源电动势相等,故:
BLv=E
解得:
v=
电键闭合前,根据牛顿第二定律,有:
a=
根据速度公式,有:
v=at
解得:
t=
答:(1)若闭合电键的同时对金属棒施加水平向右恒力F,棒即将运动时的加速度为,运动过程中的最大速度为
.
(2)F需作用时间为.
如图所示,在倾角为α的光滑斜面上,垂直纸面放置一根长为L、质量为m的直导体棒,在导体棒中的电流I垂直纸面向里时,欲使导体棒静止在斜面上,下列外加匀强磁场的磁感应强度B的大小和方向正确的是( )
正确答案
解析
解:A、外加匀强磁场的磁感应强度B的方向垂直斜面向上,则沿斜面向上的安培力、支持力与重力,处于平衡状态,则大小B═mg;故A正确;
B、外加匀强磁场的磁感应强度B的方向竖直向上,则水平向右的安培力、支持力与重力,处于平衡状态,则大小B=mg;故B正确;
C、外加匀强磁场的磁感应强度B的方向垂直斜面向下,则沿斜面向下的安培力、支持力与重力,所以棒不可能处于平衡状态,故CD错误;
故选:AB
如图所示,用细棉线悬挂一水平放置的导线,已知匀强磁场的方向垂直纸面向外,磁感应强度大小为B,电流从左往右,大小为I,通电导线长为L,导线处于静止.则通电导线受到安培力大小为F=______.如果只减小电流,导线受到的安培力将______,细棉线受到的拉力将______(填“增大”、“减小”或“不变“)
正确答案
BIL
减小
减小
解析
解:由安培力定义式F=BIL可得导线受到的安培力为BIL,如果只减小电流,导线受到的安培力将减小;
导体棒受到安培力F,由左手定则可知安培力竖直向下,两条棉线拉力总和为T,重力,三力平衡:T=F+mg,故若拉力减小则棉线的拉力减小.
故答案为:BIL,减小,减小.
如图是“探究影响通电导体在磁场中受力因素”的实验示意图.三块相同马蹄形磁铁并列放置在水平桌面上,导体棒用图中1、2、3、4轻而柔软的细导线悬挂起来,它们之中的任意两根与导体棒和电源构成回路.认为导体棒所在位置附近为匀强磁场,最初导线1、4接在直流电源上,电源没有在图中画出.关于接通电源时可能出现的实验现象,下列叙述正确的是( )
正确答案
解析
解:A、根据左手定则,安培力垂直导体棒向右或向左,如果同时改变磁场方向和导体棒中电流方向,安培力方向不变,故导线的摆动方向不变;故A错误;
B、根据左手定则,安培力垂直导体棒向右或向左,如果仅仅改变磁场方向或者导体棒中电流方向,安培力方向一定反向,故导线的摆动方向改变;故B正确;
C、增加电流、同时减少受力的长度,根据FA=BIL,安培力可能不变,故摆动幅度不一定增加,故C错误;
D、拿掉逐渐的磁体,减少受力的长度,根据FA=BIL,安培力减小,故摆动的幅度减小了,故D错误;
故选:B.
如图所示的匀强磁场,磁感应强度为0.1T,通电直导线与磁场方向垂直,导线长度为0.1m,导线中电流为1A.该导线所受安培力的大小为( )
正确答案
解析
解:由图可知电流与磁场方向垂直,因此直接根据安培力的大小为:F=BIL=0.1×1×0.1=0.01N
故选:A
一根长2m的直导线,通有5A的电流,垂直放置在磁感应强度B=6T的匀强磁场中,其所受安培力为______N.
正确答案
60
解析
解:长度为2m的通电直导线,垂直放置于匀强磁场的磁感应强度为6T,通入电流为5A,则由公式可得安培力的大小为:
F=BIL=6×5×2N=60N
故答案为:60.
如图所示,铜棒ab长0.1m,质量为6×10-2kg,两端与长为1m的轻铜线相连,静止于竖直平面上,整个装置处在竖直向下的匀强磁场中,磁感应强度B=0.5T.现接通电源,使铜棒中保持有恒定电流通过,铜棒发生偏转.已知最大偏转角为37°,则在此过程中铜棒的重力势能增加了______J;恒定电流的大小为______A.(不计空气阻力,sin37°=0.6,cos37°=0.8,g=10m/s2)
正确答案
0.12
4
解析
解:铜棒上升的高度h=l(1-cos37°),则重力势能的增加量为:
△Ep=mgl(1-cos37°)=0.06×10×0.1×0.2J=0.012J
对铜棒运用动能定理得:
FAlsin37°-mgl(1-cos37°)=0
代入数据解得:FA=0.2N
根据FA=BIL得:
I==
A=4A
故答案为:0.12,4.
电磁火箭总质量M,光滑竖直发射架宽L,高H,架处于匀强磁场B,发射电源电动势为E,内阻r,其他电阻合计为R,闭合K后,火箭开始加速上升,当火箭刚好离开发射架时,刚好到达最大速度,则求火箭能飞行的最大高度.(设重力加速度恒为g)
正确答案
解析
解:当火箭刚好离开发射架时,Mg=BIL,E感=BLVm
此时回路中的电流I=,
解得Vm=,
根据动能定理得,,
解得h=.
答:火箭能飞行的最大高度为.
在匀强磁场中有一条与磁场方向垂直的通电直导线,电流为3A,长度为0.5m,受到的安培力1.5×10-3N,匀强磁场的磁感应强度______T.
正确答案
10-3
解析
解:由F=BIL得
B==
=10-3T
故答案为:10-3.
如图所示,一根导线ab紧靠着竖直放置的两个相距0.1m的平行导轨,ab与导轨间的动摩擦因数为0.5.匀强磁场竖直向上,B=0.8T,ab的质量为0.01kg.求:ab导线上流过的电流强度为多大时导线才能匀速向下滑动?
正确答案
解析
解:导线匀速下滑,故合外力为零,f-mg=0
f=μF安
F安=BIL
联立解得I=2.5A
答:ab导线上流过的电流强度为2.5A时导线才能匀速向下滑动
质量为0.3kg,长度为20cm的导体棒MN静止于水平导轨上,通过MN的电流为5A,磁场方向与导轨平面成53°角斜向下,且与导体棒垂直,磁感应强度大小为2T,如图所示,则棒MN受到的支持力和摩擦力为( )
正确答案
解析
解:以棒MN为研究对象,受力如图所示
棒MN所受的安培力为:F=BIL=2×5×0.2N=2N
由受力平衡,棒MN受到的支持力为:FN=mg+Fcos370=0.3×10+2×0.8N=4.6N
棒MN所受的摩擦力为:f=Fsin37°=2×0.6N=1.2N,故AD正确;
故选:AD
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