- 磁场
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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、C、D错误.
故选:B
两条导线互相垂直,如图所示,但相隔一段小距离,其中一条AB是固定的,另一条CD能自由活动,当直流电流按图方向通与两条导线时,导线CD将(从纸外向纸内看)( )
正确答案
解析
解:电流AB产生的磁场在其右侧方向垂直纸面向里,在其左侧垂直纸面向外,根据左手定则知,CD的右边部分所受的安培力方向向上,左边部分所受安培力方向向左,则CD导线逆时针方向转动.假设CD导线转过90°此时,两电流为同向电流,相互吸引.所以导线CD逆时针方向转动,同时靠近导线AB.故B正确,A、C、D错误.
故选:B.
将一长度为0.1m的直导线放入某一匀强磁场中,当导线中电流为2A时,测得其所受安培力为1N.则此匀强磁场的磁感应强度B大小( )
正确答案
解析
解:长度为0.5m的通电直导线,垂直放置于匀强磁场,通入电流为2A,则由公式可得安培力的大小为F=BIL=B×2×0.1N=1N.解得B=5T,安培力方向始终与电流与磁场所构成的平面垂直,此时为最小值.
故选:D
如图所示,重铜棒MN长a,质量未知,两端由两根长都是l的轻软铜线悬挂起来,铜棒MN保持水平,整个装置静止于竖直平面内,装置所在处有竖直向下的匀强磁场,磁感应强度B.现给铜棒MN中通入某一恒定电流,铜棒发生摆动,测得最大偏角θ=60°,最大动能为EK(不计感应电流影响和空气阻力).则铜棒中通的电流强度为______,从最低点运动到最高点的过程中安培力做的功是______.(请用题中已知的字母来表示,角度θ的三角函数值请代入数据)
正确答案
EK
EK
解析
解:当铜棒偏角是30°时,铜棒平衡,
铜棒受力如图所示,则G=FBcot30°=FB ①,
当铜棒偏角是30°时,速度最大,动能最大,
由动能定理可得:EK=FBlsin30°-Gl(1-cos30°) ②,
FB=BIa ③,由①②③解得:I=EK,
从最低点到最高点的过程中,由动能定理可得:
FBlsin60°-Gl(1-cos60°)=0-0 ③,
由①②③解得,安培力的功W=FBlsin60°=EK;
故答案为:EK;
EK.
如图所示,两根平行光滑金属导轨P、Q水平放置,电阻不计,相距0.2m,上边沿与导轨垂直方向放一个质量为m=6×10-2Kg的均匀金属棒ab,通过电阻R2和电源相连.金属棒ab两端连在导轨间的电阻为R1=0.75Ω,电阻R2=2Ω,电源电动势E=6V,电源内阻r=0.25Ω,其他电阻不计.如果在装置所在的区域加一个匀强磁场,使ab对导轨的压力恰好是零,并使ab处于静止.求所加磁场磁感应强度的最小值和方向(取g=10m/s2).
正确答案
解析
解:因ab静止,故安培力的方向竖直向上,因电流从a到b,由左手定则可知B方向水平向右.由闭合电路欧姆定律有:
I==
=2A
导体棒受的安培力为:F=BIL
物体受力平衡:F=mg=6×10-2×10=0.6N
代入数值得:B==
=1.5T
答:所加磁场磁感应强度的最小值1.5T,方向水平向右.
如图所示,质量为m=50g的铜棒长L=10cm,用长度均为l,质量可不计的两根软导线水平地悬吊在竖直向上的匀强磁场B中,已知B=0.50T,通电后棒向纸外偏转,当棒处于静止状态时,悬线与竖直方向的夹角为θ=37°.取g=10m/s2,已知sin37°=0.6,cos37°=0.8.求铜棒中电流的方向及电流的大小.
正确答案
解析
解:棒子受力分析如图所示(侧视图).
根据共点力平衡知,安培力的方向垂直纸面向外,根据左手定则知,电流的方向由M到N.
根据平衡得:FA=mgtanθ=BIL
解得:I=.
答:铜棒中的电流方向由M到N,大小为7.5A.
如图所示,将U形导轨以倾角θ斜放在匀强磁场中,磁感强度B方向竖直向上,现将一光滑的金属棒水平放在导轨上,且已知导轨宽度为L,棒质量为m,棒的电阻为R,其他电阻忽略不计,为使金属棒静止在导轨上,所加电源电动势E大小为多少?
正确答案
解析
解:金属棒静止在导轨上,受到重力G、导轨的支持力N和安培力F,由左手定则可知安培力方向水平向右,由平衡条件得
F=mgtan30°
又 F=BId
E=IR
联立解得:电动势 E=
答:电源的电动势大小E是.
关于直流电动机,下列认识正确的是( )
正确答案
解析
解:A、电动机是根据通电线圈受到磁场力的力矩作用而转动的,不是根据法拉第电磁感应定律制成的,故A错误,D正确;
B、电动机消耗的电能一部分转化为机械能,一部分转化为内能,故B错误;
C、电动机的机械效率取决于它输出的机械能与它所消耗的电能之比,故C错误;
故选D.
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,则该导线所受到安培力的方向( )
正确答案
解析
解:根据左手定则:伸开左手,拇指与手掌垂直且共面,磁感线向里穿过手心,则手心朝左.四指指向电流方向,则指向里,拇指指向安培力方向:向下.
故选:D.
(2016•常州模拟)如图所示,条形磁铁放在水平桌面上,在其中正中央的上方固定一根长直导线,导线与磁铁垂直,现给导线通一垂直纸面向外的电流,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正上方,导线所在处磁场水平向左方;导线电流垂直于纸面向外,由左手定则可知,导线受到的安培力竖直向下方;由牛顿第三定律可知,导线对磁铁的作用力竖直向上,因此磁铁对桌面的压力减小,小于磁铁的重力,通电导线给磁铁的作用力只在竖直方向,水平方向无作用力,故磁铁没有运动趋势,磁铁不受摩擦力,故ACD错误,B正确.
故选:B.
如图所示,用两条一样的弹簧秤吊着一根铜棒,铜棒所在的虚线框范围内有垂直纸面的匀强磁场,棒中通入自左向右的电流.当棒静止时,两弹簧秤示数均为F1;若将棒中电流反向,当棒静止时,两弹簧秤的示数均为F2,且F2>F1,根据上面所给的信息,可以确定( )
正确答案
解析
解:因为电流反向时,弹簧秤的读数F2>F1,所以可以知道电流自左向右时,导体棒受到的磁场力方向向上,根据左手定则可以确定磁场的方向为垂直纸面向里,故A正确,BCD错误;
故选:A
将长0.5m、通过4A电流的通电导线放在匀强磁场中,当导线和磁场方向垂直时,通电导线所受的磁场力为0.3N,则匀强磁场的磁感应强度B的大小为______T.若将通电导线中的电流减为0,则这时导线受安培力为______N.磁场的磁感应强度B的大小为______T.
正确答案
0.15
0
0.15
解析
解:根据F=BIL得,匀强磁场的磁感应强度为:
B==
T=0.15T
当电流减小时,磁感应强度不变,仍为:
B=0.15T
则导线所受的安培力为:
F=BI′L=0.15×0×0.5N=0N
故答案为:0.15,0,0.15
长为L,重为G的均匀金属棒一端用细线悬挂,一端搁在桌面上与桌面夹角为α,现垂直细线和棒所在平面加一个磁感应强度为B的匀强磁场,当棒通入如图所示方向的电流时,细线中正好无拉力,则电流的大小为______A.
正确答案
解析
解:绳刚好无拉力,故在垂直于杆方向上合力为零,故mgcosα=BIL
解得
故答案为:
如图所示,匀强磁场中有一通电直导线,导线受到的安培力F的方向为沿纸面垂直导线______(填“向上”或“向下”),若导线中电流大小为I,磁感应强度大小为B,导线在磁场中的长度为L,导线受到的安培力F的大小为______.
正确答案
向下
BIL
解析
解:因通电导线垂直放置于磁场,则有,安培力的大小F=BIL.
根据左手定则,知安培力的方向竖直向下.
故答案为:向下;BIL.
如图所示用特制的弹簧测力计将一个10匝的线框悬挂在匀强磁场中,线框长为10cm,宽为2cm(引线a、b可与电源相接),线框平面与磁场相垂直.线框通电前弹簧测力计的示数为0.1N,通以1.5A的电流后,弹簧测力计的示数变为0.11N,求:
(1)在线圈上画出通电电流方向;
(2)磁场的磁感应强度为多大?
(3)如果通电线框在磁场中的长度为5cm,那么线框中的磁通量为多大?
正确答案
解析
解:(1)由题意可知,通电后,弹簧测力的示数变大,其差值为0.11N-0.1N=0.01N.则可知,安培力的方向竖直向下,大小即为0.01N.
根据左手定则可知,通电电流的方向顺时针,即从右向左.
(2)由,可知,B=
(3)通电线框在磁场中的长度为5cm,
则由∅=BS可知,线框中的磁通量为Wb.
答:(1)在线圈上画出通电电流方向为从右向左;
(2)磁场的磁感应强度为;
(3)如果通电线框在磁场中的长度为5cm,那么线框中的磁通量为..
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