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题型:填空题
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填空题

如图a所示,一根质量m、总电阻R的均匀金属杆用两根长L的轻质导线竖直悬挂在三等分点,导线的悬挂点间加上电压U后,仅将金属杆置于磁感应强度B的磁场中,单根导线上的拉力是______.若把导线长度变成L,如图b所示悬挂在金属杆两端,则单根导线上的拉力是______

正确答案

解析

解:对于图a,金属杆中的电流I=,则金属杆所受的安培力:F=BIL=

根据左手定则,安培力方向竖直向下,根据共点力平衡得,mg+F=2T,解得:T=

对于图b,金属杆中的电流:,安培力:F=BI•3L=

根据共点力平衡得:2Tsin45°=mg+F,解得:T=

故答案为:

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题型:简答题
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简答题

在赤道上,地磁场可以看成沿南北方向并且与地面平行的匀强磁场.如果在赤道上有一条沿东西方向的水平直导线,长为20m,导线中通有由西向东的电流30A.地磁场对这根导线的作用力大小为0.03N.试求:

(1)该导线处的地磁场大小是多少?

(2)如果将导线中的电流增加至100A,地磁场对该导线的作用力又是多大?

正确答案

解析

解:(1)由F=BIL可得

B=

(2)受到的安培力为F=BIL=5×10-5×20×100N=0.1N

答:(1)该导线处的地磁场大小是5×10-5T

(2)如果将导线中的电流增加至100A,地磁场对该导线的作用力为0.1N

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题型: 多选题
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多选题

如图所示,一根长度为L的直导体棒中通以大小为I的电流,静止放在导轨上,垂直于导体棒的匀强磁场的磁感应强度为B,B的方向与竖直方向成θ角.下列说法中正确的是(  )

A导体棒受到磁场力大小为BIL

B导体棒对轨道压力大小为mg-BILcosθ

C导体棒受到导轨摩擦力为μ(mg-BILsinθ)

D导体棒受到导轨摩擦力为BILcosθ

正确答案

A,D

解析

解:A、根据左手定则可得导体棒受力分析如图所示.B与I垂直,故导体棒受到磁场力大小为F=BIL,选项A正确;

B、根据共点力平衡规律得:BILsinθ+Fn=mg,得导体棒对轨道的压力大小为Fn=mg-BILsinθ,选项B错误;

C、由于导体棒受到的是静摩擦力,因而受到静摩擦力大小要运用力的平衡规律求解,即为Ff=BILcosθ,选项C错误,选项D正确.

故选:AD

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题型:简答题
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简答题

在磁感强度为1T的匀强磁场中,放一根与磁场方向方向垂直的,长度为0.8m的通电直导线,导线中的电流强度为5A,导线在与磁场方向垂直的平面内沿安培力方向移动40cm,如图所示,则这一过程中,安培力做了多少功?

正确答案

解析

解:由于导线和磁场垂直,故可知导线受到的安培力为:

F=BIL=1×5×0.8N=4N.

故安培力做功为:W=Fx=4×0.4J=1.6J

答:安培力做了1.6J的功.

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题型:简答题
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简答题

如图所示,一根长L=0.2m的金属棒放在倾角为θ=37°的光滑斜面上,并通以I=5A电流,方向如图所示,整个装置放在磁感应强度为B=0.6T,垂直斜面向上的匀强磁场中,金属棒恰能静止在斜面上,则该棒的重力为多少?

正确答案

解析

解:棒子所受的安培力F=BIL=0.6×5×0.2N=0.6N.

结合受力分析图,根据共点力平衡得:N.

答:该棒的重力为1N

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题型:填空题
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填空题

如图所示,一个通电矩形线圈abcd放在匀强磁场中,矩形线圈的OO′轴与磁场垂直,线圈平面与磁场平行.ab边所受的安培力方向为______,cd边所受的安培力方向为______,bc边______安培力(填“受”或“不受”).从上往下看,矩形线圈将沿______方向转动.

正确答案

垂直纸面向外

垂直纸面向内

不受

逆时针

解析

解:利用左手定则,伸开左手,使B的方向垂直穿入手心,四指指向电流的方向,大拇指指向安培力的方向,所以ab边所受的安培力方向为 垂直纸面向外,cd边所受的安培力方向为 垂直纸面向内,bc边 不受安培力.从上往下看,矩形线圈将沿逆时针方向转动.

故答案为:垂直纸面向外,垂直纸面向内,不受,逆时针.

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题型:填空题
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填空题

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,通电导线所受磁场力为0.4N,则匀强磁场的磁感感应强度B大小为______T,若将通电导线中的电流减为2A,则这时匀强磁场的B为______T,导线受安培力为______N.

正确答案

0.2

0.2

0.2

解析

解:根据F=BIL得,匀强磁场的磁感应强度为:

B=

当电流减小时,磁感应强度不变,仍为:B=0.2T.

则导线所受的安培力为:F=BI′L=0.2×2×0.5N=0.2N.

故答案为:0.2,0.2,0.2.

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题型: 单选题
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单选题

如图,一段通电直导线平行于磁场方向放入匀强磁场中,导线上从左向右的电流如图示,当导线以其中O点轴轴转过90°过程中,导线受到的安培力(  )

A大小、方向都不变

B大小由零增至最大,方向时刻变化

C大小由最大减小为零,方向不变

D大小由零增至最大,方向不变

正确答案

D

解析

解:设电流与磁场的夹角为θ,导体棒受的安培力为:F=BILsinθ,其中θ从0增大到90°,sinθ由0增加到1,故可知安培力由零逐渐增大;

根据左手定则,安培力垂直与电方向流和磁场方向构成的平面,一直不变;故ABC错误,D正确;

故选:D.

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题型:简答题
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简答题

如图所示为导轨式电磁炮实验装置示意图.两根平行于长直金属导轨沿水平方向固定,其间安放有一金属滑块(即实验用弹丸),滑块可沿导轨无摩擦滑行,且始终与导轨保持良好接触.电源提供的强大电流从一根导轨流入,经过滑块,再从另一导轨流回电源.滑块被导轨中的电流形成的磁场从静止开始推动.在发射过程中,该磁场在滑块所在位置始终可以简化为匀强磁场,方向垂直于纸面,其强度与电流的关系为B=kI.

已知两导轨内侧间距为l,比例系数为k,滑块的质量为m,滑块沿导轨滑行距离S后后获得的发射速度为v(此过程视为匀加速运动).

(1)求滑块沿导轨滑行S的时间;

(2)求发射过程中电源提供的电流和匀强磁场的磁感应强度B;

(3)若电源输出的能量有4%转换为滑块的动能,则发射过程中电源的输出功率和输出电压各是多大?

正确答案

解析

解:(1)匀变速直线运动中:

得:

(2)安培力:F=BIl

由题意:B=KI

在发射过程中,由动能定理得:FS=

得:

(3)由题意知:

P•t×4%=mv2

又:

得:

得:U=

答:(1)滑块沿导轨滑行S的时间为

(2)发射过程中电源提供的电流为v,匀强磁场的磁感应强度B=v

(3)若电源输出的能量有4%转换为滑块的动能,则发射过程中电源的输出功率为,输出电压是

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题型: 单选题
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单选题

如图所示,两倾斜放置的光滑平行金属导轨间距为L,电阻不计,导轨平面与水平面夹角为θ,导轨上端接入一内电阻可忽略的电源,电源电动势为E.一粗细均匀的金属棒电阻为R,金属棒水平放在导轨上且与导轨接触良好.欲使金属棒静止在导轨上不动,则以下说法正确的是(  )

A可加竖直向下的匀强磁场,磁感应强度为

B可加竖直向上的匀强磁场,磁感应强度为

C所加匀强磁场磁感应强度的最小值为

D所加匀强磁场磁感应强度的最大值为

正确答案

B

解析

解:A、加竖直向上的匀强磁场,安培力方向水平向左,导体棒不可能处于平衡.故A错误

B、当加竖直向上的匀强磁场时,导体棒受重力、支持力和水平向右的安培力,如图所示,根据共点力平衡有:mgtanθ=BIL,I=,所以.故B正确.

C、当安培力方向与支持力方向垂直时,安培力最小,最小值为mgsinθ,则BIL=mgsinθ,I=,所以B的最小值为.故C错误.

D、当安培力方向与重力相同时,磁场强度最大,故,故D错误;

故选:B

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题型: 单选题
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单选题

图表示一条放在磁场里的通电直导线,导线与磁场方向垂直,图中分别标明电流、磁感应强度和安培力这三个物理量的方向,关于三者方向的关系,下列选项中正确的是(  )

A

B

C

D

正确答案

D

解析

解:A、磁场方向垂直纸面向上,电流方向水平向里,根据左手定则,安培力的方向竖直向右.故A错误.

B、磁场方向垂直纸面向右,电流方向垂直纸面向外,根据左手定则,安培力的方向向上.故B错误.

C、磁场方向水平向里,电流方向垂直纸面向右,根据左手定则,安培力的方向竖直向上.故C错误.

D、磁场方向竖直向外,电流方向水平向左,根据左手定则,安培力的方向垂直纸面向上.故D正确.

故选:D.

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题型:简答题
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简答题

如图所示,把长L=0.25m的导体棒置于磁感应强度B=1.0×10-2T的匀强磁强中,使导体棒和磁场方向垂直,若通过导体棒的电流I=2.0A.求:

(1)导体棒所受安培力的大小;

(2)1min内通过导体棒某一横截面的电量.

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

(2)1min内通过导体棒某一横截面的电量为:q=It=2×60C=120C

答:(1)导体棒所受安培力的大小为5×10-3N

(2)1min内通过导体棒某一横截面的电量为120C.

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题型: 单选题
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单选题

关于通电导线所受安培力F的方向、磁场B的方向、电流I的方向之间的关系,下述说法中正确的是(  )

AF、B、I三者必须恒定保持垂直

BF必须垂直B、I,但B、I可以不垂直

CB必须垂直F、I,但F、I可以不垂直

DI必须垂直F、B,但F、B可以不垂直

正确答案

B

解析

解:根据左手定则,可知:磁感线穿过掌心,安培力与磁感线垂直,且安培力与电流方向垂直,所以安培力垂直于感应线与电流构成的平面.但磁感线不一定垂直于电流,故只有B正确,ACD均错误;

故选:B

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题型:简答题
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简答题

如图劲度系数为k的轻质弹簧,下端挂有一匝数为n的矩形线框αbed,be边长为I,线框下边部分处于匀强磁场中,磁感应强度大小为E,方向与线框平面垂直向里,线框中通以如图方向的电流,开始时线框处于平衡状态,现令磁场反向,磁感应强度大小仍为E,线框达到新的平衡.求此过程中线框位移的大小△x和位移方向.

正确答案

解析

解:线框在磁场中受重力、安培力、弹簧弹力处于平衡,安培力为:FB=nBIL,且开始的方向向上,然后方向向下,大小不变.

设在电流反向之前弹簧的伸长x,则反向之后弹簧的伸长为(x+△x),

则有:kx+nBIL-G=0

k(x+△x)-nBIL-G=0

解之可得:△x=,且线框向下移动.

答:此过程中线框位移的大小△x,方向向下.

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题型:填空题
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填空题

如图为“电流天平”示意图,它可用于测定磁感应强度B.在天平的右端挂有一矩形线圈,设其匝数为5匝,底边cd长20cm,放在待测匀强磁场中,使线圈平面与磁场垂直.设磁场方向垂直于纸面向里,当线圈中通入如图方向的电流I=100mA时,两盘均不放砝码,天平平衡.若保持电流大小不变,使电流方向反向,则要在天平左盘加质量m=8.2g砝码天平才能平衡.则cd边所受的安培力大小为______ N,磁感应强度B的大小为______ T.

正确答案

4.1×10-2

0.41

解析

解:开始时cd边所受的安培力方向竖直向上,电流反向后,安培力的方向变为竖直向下.相当于右边了两个安培力的重量.即mg=2FA

=4.1×10-2N.

FA=NBIL,所以B=

故本题答案为:4.1×10-2,0.41

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