- 磁场
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某同学画的表示磁场B、电流I和安培力F的相互关系如图所示,其中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、根据左手定则可知,A图中安培力方向应该向上,故A正确;
B、根据左手定则可知,B图中安培力应该垂直于磁场斜向上,故B错误;
C、根据左手定则可知,C图中磁场方向和电流方向在同一直线上,不受安培力作用,故C错误;
D、根据左手定则可知,D图中安培力方向垂直于导体棒向上,故D错误.
故选:A.
虚线框内放有某物理器材,它在其上方产生磁场,磁感线呈弧线,如图所示.一根硬直导线ab放在该磁场中,当导线中通过由a到b的电流时,从上向下看,导线会沿逆时针方向转动.则虚线框内的物理器材及放置方式为( )
正确答案
解析
解:由左手定则,结合通电导线左半部分受到安培力方向垂直纸面向外,右半部分安培力方向垂直向纸面向里,导致通电导线从上向下(俯视)看逆时针转动,可知,磁感线方向是从左向右;当导线转过一小角度后,同时受到安培力向下,向下移动,因此要么由条形磁铁提供磁场,要么是通电直导线提供磁场,通电电线的电流方向是垂直纸面向里,故AC正确,BD错误;
故选:AC.
把长L=0.25m的导体棒置于磁感应强度B=1.0×10-2T的匀强磁场中,使导体棒和磁强方向垂直,如图所示.若导体棒的电流I=2.0A,方向向右,求导体棒受到的安培力大小和方向.
正确答案
解析
解:长L=0.25m的导体棒垂直置于磁感应强度B=1.0×10-2T的匀强磁强中,则导体棒受到的安培力大小为
F=BIL=1.0×10-2×2×0.25N=5×10-3N
由左手定则可得:安培力方向竖直向上.
答:导体棒受到的安培力大小为5×10-3;安培力的方向向上.
如图所示,在磁感应强度B=1T的匀强磁场中,用两根细线悬挂长L=10cm,质量m=5g的金属杆,在金属杆中通以稳恒电流,使悬线受到拉力为零.
(1)求金属杆中电流的大小和电流的方向;
(2)若每根细线所受的拉力为0.1N,求金属导线中电流强度的大小.(g=10m/s2)
正确答案
解析
解:(1)悬线拉力为零时AB受向上的安培力大小等于重力;即:
mg=BI1L
所以有:I1=
由左手定则得方向由A指向B;
(2)当每根细线受拉力为0.1N时,由导线受力平衡得:
mg+BI2L=2F
所以:I2=
答:(1)金属导线中电流的大小为0.5A,电流的方向由A指向B;
(2)金属导线中电流强度的大小为1.5A.
如图所示,一根金属棒MN,两端用细软导线连接后悬挂于固定的金属棒PQ上的a、b两点,该导体框处于一足够大的匀强磁场内,该磁场的方向垂直纸面向里.当该磁场强度逐渐增大时,以下判断正确的______:
A.悬线的弹力变小
B.悬线的弹力变大
C.悬线的弹力不变
D.以上说法均不正确.
正确答案
解析
解:当该磁场强度逐渐增大时,根据楞次定律可知回路中感应电流的磁场方向向外,根据安培定则可知MN中电流方向由M指向N,根据左手定则可知MN所受安培力向上,设悬线拉力为T,则有:
T=mg-BIL
由于磁场不断增强,安培力F=BIL逐渐增大,因此悬线拉力T将变小,故BCD错误,A正确.
故选A.
在图中,表示一根通电直导线在匀强磁场受力的情况.已知导线垂直磁场方向,请将未标出的那个物理量方向标出:(在答题纸上标出)
正确答案
解析
解:电流、磁场和安培力三者之间的关系满足左手定则,根据左手定则分别判断后得出第三个量的方向如图中红色的所示.
如图,水平放置的金属导轨M、N,平行地置于竖直向上的匀强磁场中,M、N间距为L=0.5m,磁场的磁感强度大小为B=1T,金属棒ab的质量为m=0.4Kg,放在导轨上且与导轨垂直,棒ab与导轨M、N间的动摩擦因数为0.1,电源电动势为E=2V,内阻不计,R为电阻箱,导轨M、N及棒ab的电阻均不计,g取10m/s2,最大静摩擦力等于滑动摩擦力.求:
(1)当电阻箱阻值R1=5Ω时,闭合电键后棒ab受到的摩擦力为多大?
(2)要使棒ab滑动,电阻箱阻值R2最多为多大?
(3)若电阻箱阻值R3=1Ω,则闭合电键的瞬间,棒ab的加速度为多大?
正确答案
解析
解:(1)闭合电键后棒ab受到的安培力:F=BIl= 最大静摩擦力为μmg=0.4N 则不动
摩擦力f=F=0.2N
(2)要使棒ab滑动,则F= 可得R2≤2.5Ω
(3)由牛顿第二定律: 代入数据可得:a=1.5m/s2
答:1)当电阻箱阻值R1=5Ω时,闭合电键后棒ab受到的摩擦力为0.2N
(2)要使棒ab滑动,电阻箱阻值R2最多为2.5Ω
(3)若电阻箱阻值R3=1Ω,则闭合电键的瞬间,棒ab的加速度为1.5m/s2
通电矩形线框abcd与长直通电导线MN在同一平面内,如图所示,ab边与MN平行.关于MN的磁场对线框的作用力,下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:通过安培定则判断出通电导向产生的磁场方向和大小,通过左手定则可知:ab边与cd边受到的安培力方向相反大小不等,线框所受的安培力的合力方向向右,ad边与bc边受到安培力大小相等,方向相反;故线框所受安培力的合力不为零,故ACD错误,B正确;
故选:B
如图所示,光滑导轨与水平面成θ=37°,导轨宽L=0.20m,导轨上端与电源及电阻箱相连,电源电动势E=3.0V,内阻r=1.0Ω.空间存在着磁感应强度为B的匀强磁场.质量为m=0.10kg的金属杆放在导轨上.金属杆及导轨的电阻不计.当电阻箱调至R1=4.0Ω时,金属杆恰好能静止.
求:(1)空间所加的匀强磁场的磁感应强度的最小值及方向.
(2)若保持(1)中B的大小不变而将B的方向改为竖直向上,应把将电阻箱阻值R2调到多大才能使金属杆保持静止?
正确答案
解析
解:(1)由受力分析可知:F安=BIL=mgsinθ时F安最小
I=
得:B=5T
由左手定则知磁场方向垂直斜面向上;
(2)当B竖直时,由受力分析可得F=BIL=mgtanθ
I=0.75A
R=-r=3Ω
答:(1)空间所加的匀强磁场的磁感应强度的最小值为5T,方向垂直斜面向上.
(2)若保持(1)中B的大小不变而将B的方向改为竖直向上,应把将电阻箱阻值R2调到3Ω才能使金属杆保持静止.
将长度为0.2m、通有1A电流的直导线放入一匀强磁场中,电流与磁场的方向如图所示.已知磁感应强度为1T,试求下列各图中导线所受安培力的大小.
(1)F1=______N(2)F2=______N(3)F3=______N(4)F4=______N.
正确答案
解析
解:由图可知电流与磁场方向平行,因此安培力的大小为0N.
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=0.2×1×1=0.2N.
由图可知电流与磁场方向成30°角,因此直接根据安培力的大小为:F=BILsin30°=0.2×1×1×=0.1N.
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=0.2×1×1=0.2N.
故答案为:(1)0(2)0.2(3)0.1(4)0.2
如图所示,一根长L=0.4m,质量m=0.01kg的导线AB,用软导线悬挂在方向水平、磁感应强度B=0.1T的磁场中,现要使悬线拉力为零(g取10m/s2),求
(1)AB导线通电方向怎样?
(2)电流强度多大?
(3)若仅使电流反向,平衡时绳上的拉力是多大?
正确答案
解析
解:(1)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AB的电流方向为向右.
(2)由题意可得:
mg=BIL,所以有:I==2.5A.
(3)使电流反向,绳子拉力T=mg+BIL=0.01×10+0.1×2.5×0.4=0.2N
答:(1)AB导线通电方向向右;(2)电流强度2.5A;(3)若仅使电流反向,平衡时绳上的拉力是0.2N
一段通电直导线垂直磁场方向放置,磁感应强度为1T,导线中电流大小为2A,导线长度为0.5m,则导线所受安培力大小为______N.
正确答案
1
解析
解:长度为0.5m的通电直导线,垂直放置于匀强磁场的磁感应强度为1T,通入电流为2A,则由公式可得安培力的大小为F=BIL=1×2×0.5N=1N
故答案为:1
地球是个大磁体,在赤道上,地磁场可以看成是沿南北方向的匀强磁场.如果赤道某处的磁感应强度大小为0.5×10-4T,在赤道上有一根东西方向的直导线,长为20m,通有从东到西30A的电流,则求:
(1)地磁场对这根导线的作用力有多大?方向如何?
(2)通电直导线如果南北方向放置,则地磁场对这根导线的作用力有多大?
正确答案
解析
解:(1)匀强磁场方向为由南向北,而电流方向为从东向西.则由左手定则可得安培力的方向为竖直向下.
安培力的大小为:F=BIL=0.5×10-4×20×30N=0.03N
(2)通电直导线如果南北方向放置,则地磁场对这根导线的作用力为0.
答:(1)地磁场对这根导线的作用力有0.03N,方向竖直向下;
(2)通电直导线如果南北方向放置,则地磁场对这根导线的作用力为0.
一根通电直导线在某个空间没有受到安培力的作用,那么( )
正确答案
解析
解:一根通电直导线在某个空间没有受到安培力的作用,则可能空间无磁场,或可能磁场的方向与电流的方向平行.故B正确,A、C、D错误.
故选B.
质量为m的通电细杆ab置于倾角为θ的导轨上,导轨宽度为d,杆ab与导轨间的动摩擦因数为μ.有电流时,ab恰好能在导轨上静止,如图,它的四个侧视图中标出四种可能的匀强磁场方向,其中杆ab又与导轨之间的摩擦力可能为零的图是( )
正确答案
解析
解:
①图杆子受重力、水平向右的安培力和斜面的支持力,若三个力平衡,则不受摩擦力.故①正确.
②杆子受重力,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②正确.
③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③错误.
④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④错误.
故选:D.
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