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题型:简答题
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简答题

如图所示,水平放置的两根平行金属导轨相距L=0.8m,上面有一质量为0.08kg,电阻不计的金属棒PQ垂直导轨放置.匀强磁场方向竖直向上,磁感应强度B=0.5T,电源电动势E=4.5V,内阻r=1Ω,其它导轨电阻不计.闭合开关S后,金属棒PQ由静止开始做匀加速直线运动 (导轨水平方向足够长).一段时间后,调节滑动变阻器R上的滑片P向右移动使R=8Ω时,金属棒PQ开始做v=2m/s的匀速直线运动,当运动总时间t=3s时,金属棒PQ总位移s=5m,金属棒PQ与水平导轨间的动摩擦因数μ=0.3.求:

(1)金属棒PQ匀速直线运动时,电路中电流大小.

(2)金属棒PQ所受安培力的大小和方向.

(3)刚闭合开关S时,滑动变阻器R的阻值大小.

正确答案

解析

解:(1)由闭合电路欧姆定律得:I=

(2)安培力为:F=BIL=0.5×0.5×0.8N=0.2N.

根据左手定则知,安培力的方向水平向右.

(3)设匀加速运动的时间为t,则有:

解得:t=1s.

则匀加速运动的加速度为:a=

根据牛顿第二定律得:F-μmg=ma,

代入数据解得:F=0.4N,

此时的电流为:I′=

根据欧姆定律得:

答:(1)金属棒PQ匀速直线运动时,电路中电流大小为0.5A.

(2)金属棒PQ所受安培力的大小为0.2N,方向水平向右.

(3)刚闭合开关S时,滑动变阻器R的阻值大小为3.5Ω.

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题型: 多选题
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多选题

下列关于磁场的有关说法中,正确的是(  )

A如果一小段通电导线在磁场中受到安培力的作用,那么安培力的方向一定与该处磁场方向垂直

B磁场中某点的磁感应强度方向一定与放在该点的电流受到的安培力方向相同

C磁感线上某一点的切线方向一定与放在该点的小磁针S极受力方向相反

D在磁场中的电流一定受到安培力的作用

正确答案

A,C

解析

解:A、根据左手定则可知,安培力方向与磁场和电流组成的平面垂直,即与电流和磁场方向都垂直,故A正确,B错误;

C、磁感应强度的方向为小磁针静止时N极所指方向,故与S极相反,故C正确;

D、当电流方向与磁场方向平行时,不受力,故D错误;

故选:AC

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题型: 单选题
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单选题

如图所示,两根间距为d的平行光滑金属导轨间接有电源,电动势为E,导轨平面与水平面间的夹角θ=30°.金属杆ab垂直于导轨放置,导轨与金属杆接触良好,整个装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中.当磁场方向垂直导轨平面向上时,金属杆ab刚好处于静止状态.要使金属杆能沿导轨向上运动,可以采取的措施是(  )

A减小磁感应强度B

B将滑动变阻器触头P向左移

C增大导轨平面与水平面间的夹角θ

D将电源正负极对调使金属杆中的电流方向改变

正确答案

B

解析

解:A.根据初始条件受力分析知mgsinθ=BIL,因此减小磁感应强度B,安培力减小,金属棒不可能沿斜面向上运动,故A错误;

B.将滑动变阻器触头P向左移,电阻减小,回路中的电流增大,则安培力F=BIL将增大,金属棒将向上运动,故B正确;

C.增大倾角θ,重力分力沿斜面向下分力mgsinθ>BIL,金属棒将向下运动,故C错误;

D.将电源正负极对调使金属杆中的电流方向改变,安培力将沿斜面向下,因此金属棒将向下运动,故D错误.

故选:B

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题型: 单选题
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单选题

如图所示,金属棒MN两端由等长的轻质细线水平悬挂,处于竖直向上的匀强磁场中,棒中通以由M向N的电流,平衡时两悬线与竖直方向夹角均为θ.如果仅改变下列某一个条件,θ角的相应变化情况是(  )

A棒中的电流变大,θ角变大

B两悬线等长变短,θ角变小

C金属棒质量变大,θ角变大

D磁感应强度变大,θ角变小

正确答案

A

解析

解:导体棒受力如图所示,tanθ==

A、棒中电流I变大,θ角变大,故A正确;

B、两悬线等长变短,θ角不变,故B错误;

C、金属棒质量变大,θ角变小,故C错误;

D、磁感应强度变大,θ角变大,故D错误;

故选A.

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题型:简答题
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简答题

如图所示,两根平行放置的金属导轨框架与水平面的夹角为θ,导轨间距离为L,有一根垂直于导轨放置的质量为m的均匀金属棒.电源的电动势为E,内电阻为r,导轨和金属棒的总电阻为R,整个装置位于竖直向上的匀强磁场中.

(1)要使金属棒静止,磁感应强度B为多大?

(2)若磁场方向课改变,要使金属棒静止,磁感应强度B至少为多少?方向如何?

正确答案

解析

解:(1)回路中的电流为I=

对导体棒受力分析,根据共点力平衡可得mgsinθ=BILcosθ

解得B=

(2)当磁场方向沿斜面向上时,此时的磁场强度最小,故

mgsinθ=BIL

解得B=

答:(1)要使金属棒静止,磁感应强度B为

(2)若磁场方向课改变,要使金属棒静止,磁感应强度B至少为,方向沿斜面向上

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题型:简答题
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简答题

如图,相距20cm的两根光滑平行铜导轨,导轨平面倾角为α=37°,上面放着质量为80g的金属杆ab,整个装置放在B=0.2T的匀强磁场中.求当磁场方向垂直斜面向下,要使金属杆静止在导轨上,必须通以多大的电流?并画出受力示意图.

正确答案

解析

解:当磁场方向竖直向下,导体棒受重力、支持力和水平向右的安培力,如图所示.

由于杆静止,三个力的合力为零,故F=mgsin37°…①

又因为F=BIL…②

联立①②代入数据解得:I=12A

答:必须通以12A的电流,并画出受力示意图如图.

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题型: 单选题
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单选题

在地球赤道上空,有一条与磁场垂直、长度为2m的通电直导线ab,导线ab中的电流方向由东向西,则ab受到的安培力的方向为(  )

A向南

B指向地心

C向北

D无法确定

正确答案

B

解析

解:赤道处的磁场方向从南向北,电流方向自东向西,根据左手定则,安培力的方向竖直向下,指向地心.故B正确,A、C、D错误.

故选:B.

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题型:简答题
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简答题

(2015秋•唐山校级期中)如图所示中,一根垂直纸面放置的通电直导线,电流垂直纸内向里,电流强度为I,其质量为m,长为L,当加上一个匀强磁场时,导体仍能够静止在倾角为θ的光滑斜面,问:

(1)最小应加一个多大的磁场?方向如何?

(2)调节磁感应强度的大小和方向,使导体所受磁场力的大小为mg,且导体保持静止状态,那么斜面所受的压力是多大?

正确答案

解析

解:(1)根据三角形定则知,当安培力沿斜面向上时,安培力最小,有:

mgsinθ=BIL  

解得:B=

此时B垂直于斜面向上.

(2)当导体受到的安培力大小为mg时,有共点力平衡判断出磁场

①当受到的安培力竖直向上时,此时支持力为零,由牛顿第三定律可知对斜面的压力为0

②当重力在沿斜面的分力 与安培力在沿斜面的分力相等时,此时斜面对物体的支持力为:FN=2mgcosθ

答:(1)最小应加的磁场,方向垂直于斜面向上;

(2)斜面所受的压力是0或2mgcosθ

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题型:简答题
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简答题

重为G=0.1N的金属棒ab,放在光滑的平行金属导轨上,如图所示,轨道间距为L=0.5m,所在平面与水平面的夹角为30°,匀强磁场垂直于轨道平面向上,电源电动势E=3V,金属棒电阻R=6Ω,其余电阻不计,若金属棒恰好静止,求:

(1)金属棒所受安培力的方向;

(2)磁感应强度的大小.

正确答案

解析

解:(1)根据左手定则,磁感线穿过手心,四指指向电流方向,大拇指指向为安培力方向,由此可知安培力方向沿导轨平面向上. 

答:金属棒所受安培力的方向沿斜面向上.

(2)回路中的电流I==0.5A          

对金属棒受力分析如图所示,根据平衡条件,有

F=Gsin30°                           

又 F=BIL                          

由以上三式,代入数据,解得:B=0.2T.

答:磁感应强度的大小为:B=0.2T.

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题型:简答题
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简答题

一根质量为0.4kg、长为0.2m的直导线,水平放在一个倾角为30°的光滑斜面上,如图所示,一匀强磁场方向垂直于斜面向下,当导线中通有1A的电流时(g取10m/s2)则:

(1)要使导线恰好处于静止状态,导线中电流的方向如何?磁场的磁感应强度为多大?

(2)如果匀强磁场方向竖直向下,要使通电导线继续保持平衡,则磁场的磁感应强度为多大?

正确答案

解析

解:(1)对物体受力分析并合成如图:

由平衡条件得:支持力N与安培力F的合力F′与重力大小相等.

安培力:F=BIL

在直角三角形中,由三角函数关系得:

sinθ=,所以F=mgsinθ

即:BIL=mgsinθ

所以:B==10T

由左手定则可知电流方向向外

(2)安培力方向水平向右,则mgtanθ=BIL

   可得:

答:1)要使导线恰好处于静止状态,导线中电流的方向向外,磁场的磁感应强度为10T.

(2)如果匀强磁场方向竖直向下,要使通电导线继续保持平衡,则磁场的磁感应强度为:

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题型: 单选题
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单选题

在匀强磁场中,有一条与磁场垂直,长为1.5m的通电直导线,导线中的电流为5.0A.所受安培力的大小为1.8N,该磁场磁感应强度的大小为(  )

A0.3T

B0.24T

C4.2T

D0.54T

正确答案

B

解析

解:(1)由安培力的公式F=BIL得,匀强磁场的磁感应强度为:

 B=

故选:B

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题型: 单选题
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单选题

关于垂直于磁场方向的通电直导线所受磁场作用力的方向,正确的说法是(  )

A跟电流方向垂直,跟磁场方向平行

B跟磁场方向垂直,跟电流方向平行

C既跟磁场方向垂直,又跟磁场方向垂直

D既不跟磁场方向垂直,又不跟电流方向垂直

正确答案

C

解析

解:根据左手定则的内容知与磁场方向垂直的通电直导线,它受到的磁场作用力与电流方向垂直,与磁场方向垂直.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

如图所示,两平行光滑金属导轨间距10cm与电源连通.导轨平面与水平面成30°角,导轨上放置一质量为0.2kg的金属棒MN.当金属棒上通过10A的电流时,为使其能静止在导轨上,需在导轨所在空间加一匀强磁场.若要磁场的磁感应强度最小,所加磁场方向如何?磁感应强度多大?(g取10m/s2

正确答案

解析

解:当安培力沿斜面向上时,安培力最小,磁感应强度最小,方向应垂直于斜面向下

则有:BId=mgsin30°

解得:B==1T

答:所加磁场方向垂直于斜面向下,磁感应强度1T.

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题型:简答题
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简答题

把一根长度为0.1m、通电电流为5A的直导线,沿着不同的方向放置在磁感应强度为B的匀强磁场中.

(1)如果导线在磁场中沿着垂直磁场的方向放置,测得该直导线受到的安培力的大小为F=0.5N,求匀强磁场的磁感应强度大小.

(2)如果导线在磁场中沿着平行于磁场的方向放置,测得该直导线受到的安培力的大小为F=0,求匀强磁场的磁感应强度大小.

正确答案

解析

解:(1)如果导线在磁场中沿着垂直磁场的方向放置,测得该直导线受到的安培力的大小为:F=0.5N,

B===1T

(2)匀强磁场的磁感应强度大小不变,仍为1T;

答:(1)如果导线在磁场中沿着垂直磁场的方向放置,测得该直导线受到的安培力的大小为F=0.5N,匀强磁场的磁感应强度大小为1T.

(2)如果导线在磁场中沿着平行于磁场的方向放置,测得该直导线受到的安培力的大小为F=0,匀强磁场的磁感应强度大小为1T.

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题型: 单选题
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单选题

如图所示,用两根相同的细绳水平悬挂一段均匀载流直导线MN,电流I方向从M到N,绳子的拉力均为F.为使F=0,可能达到要求的方法是(  )

A加水平向右的磁场

B加水平向左的磁场

C加垂直纸面向里的磁场

D加垂直纸面向外的磁场

正确答案

C

解析

解:根据左手定则可知,在MN中通入电流,在空间加上垂直与纸面的磁场,可以使MN受到向上的安培力,这样可以使MN受到绳子拉力为零,具体根据左手定则有:当MN中通入从M到N的电流时,要使安培力向上,可以加上垂直纸面向里的磁场,故ABD错误,C正确.

故选C.

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