- 磁场
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位于载流长直导线近旁的两根平行铁轨A和B,与长直导线平行且在同一水平面上,在铁轨A、B上套有两段可以自由滑动的导体CD和EF,如图所示,若用力使导体EF向右运动,则导体CD将( )
正确答案
解析
解:根据右手螺旋定制可知,通电导线下方磁场垂直纸面向里,根据右手定则得,EF中产生的感应电流方向由F到E,则CD中的电流方向由C到D,根据左手定则,CD受到水平向右的安培力,所以导体CD向右运动,故B正确,A、C、D错误.
故选:B.
一根通电直导线在某空间中所受安培力为零,则该空间中( )
正确答案
解析
解:若磁场与电流相互垂直时,电流不受安培力;故通电导线在磁场中不受安培和可能是磁场方向与导线方向相互平行;
故该空间内可以有磁场;且磁场一定与导线平行;
故选:C.
如图所示,一根长直导线穿过载有恒定电流的金属环的中心且垂直于环面,导线和金属环中的电流如图所示,那么金属环所受安培力( )
正确答案
解析
解:在图中,根据安培定则可知,直线电流的磁场与导线环平行,则环形导线不受安培力.故B正确,A、C、D错误.
故选:B.
欧姆在探索通过导体的电流和电压、电阻关系时,因无电源和电流表,他利用金属在冷水和热水中产生电动势代替电源,用小磁针的偏转检测电流,具体做法是:在地磁场作用下处于水平静止的小磁针上方,平行于小磁针水平放置一直导线,当该导线中通有电流时,小磁针会发生偏转;当通过该导线电流为I时,小磁针偏转了30°,问当他发现小磁针偏转的角度增大到60°时,通过该直导线的电流为(直导线在某点产生的磁场与通过直导线的电流成正比)( )
正确答案
解析
解:当通过电流为I,根据题意可知:地磁场、电流形成磁场、合磁场之间的关系为:
当夹角为30°时,有:B1=kI=B地tan30°…①
当夹角为60°时,有:B2=kI1=B地tan60°…②
由①②解得:I1=3I,故ACD错误,B正确.
故选:B.
(2015秋•宜昌期末)如图所示,光滑的平行导轨间距为L,倾角为θ,处在磁感应强度为B的匀强磁场中,导轨中接入电动势为E,内阻为r的直流电源,电路中其余电阻不计,将质量为m电阻为R的导体棒由静止释放,求:
(1)释放瞬间导体棒所受安培力的大小和方向
(2)导体棒在释放瞬间的加速度.
正确答案
解析
解:(1)导体棒中电流 I= ①
导体棒所受安培力 F=BIL ②
由①②得 F= ③
根据左手定则,安培力方向水平向右 ④
(2),对导体棒受力分析如图:
由牛顿第二定律得:mgsinθ-Fcosθ=ma ⑤
由以上可得:a=gsinθ- ⑥
答:(1)释放瞬间导体棒所受安培力的大小为,方向为水平向右.
(2)导体棒在释放瞬间的加速度为gsinθ-.
条形磁铁放在水平桌面上,它的上方靠S极一侧吊挂一根与它垂直的导电棒,图中只画出此棒的截面图,并标出此棒中的电流是流向纸内的,在通电一瞬间,可能产生的情况是( )
正确答案
解析
解:以导线为研究对象,由左手定则判断得知导线所受安培力方向斜向左下方,根据牛顿第三定律得知,导线对磁铁的安培力方向斜向右上方,磁铁有向右运动的趋势,受到向左的摩擦力,同时磁铁对地的压力减小.故AC正确,BD错误.
故选:AC.
在同一光滑斜面上放同一导体棒A,下图所示是两种情况的剖面图.它们所处空间有磁感应强度大小相等的匀强磁场,但方向不同,一次垂直斜面向上,另一次竖直向上.当两次导体棒A分别通有电流I1和I2时,导体棒A均处于静止状态.已知斜面的倾角为θ,则两次斜面对导体棒A的弹力大小之比N1:N2=______,电流I1:I2=______.
正确答案
cos2θ:1
cosθ:1
解析
解:导体棒受力如图,根据共点力平衡得,
F1=mgsinθ,N1=mgcosθ.
F2=mgtanθ,N2=.
所以导体棒所受的安培力之比=cosθ:1.
斜面对导体棒的弹力大小之比.
因为F=BIL,所以=cosθ:1.
故答案为:cos2θ:1,cosθ:1.
一段长0.2m、通有2.5A电流的直导线,在磁感应强度为B的匀强磁场中所受安培力F的情况,正确的是( )
正确答案
解析
解:长度为0.2m的通电直导线,若放置于匀强磁场的磁感应强度中,通入电流为2.5A,
A、如果B=2T,当直导线垂直于磁场时,则由公式可得安培力的大小为F=BIL=2×2.5×0.2N=1N.若不垂直,则通电导线受到的安培力小于1N,故A错误;
B、如果F=0,直导线可能与磁场平行,则B不一定为零,故B错误;
C、如果B=4 T,若垂直放置时,则安培力大小为F=BIL=4×2.5×0.2N=2N.因此F有可能是1N,故C正确;
D、如果F有最大值,通电导线一定与B垂直,故D错误,
故选C
如图所示,长为L的通电直导体棒放在光滑水平绝缘轨道上,劲度系数为k的水平轻弹簧一端固定,另一端拴在棒的中点,且与棒垂直,整个装置处于方向竖直向上、磁感应强度为B的匀强磁场中,弹簧伸长x,棒处于静止状态.则( )
正确答案
解析
解:A、由于弹簧伸长,则安培力方向水平向右;由左手定则可得,导体棒中的电流方向从a流向b,故A错误,
B、由于弹簧伸长为x,根据胡克定律可得,kx=BIL,则有I=,故B正确;
C、若只将磁场方向缓慢顺时针转过一小角度,则水平向右方向安培力也顺时针转动一小角度,根据力的分解与平衡可得,弹力变小,导致x变小,故C错误;
D、若只将磁场方向缓慢逆时针转过一小角度,则水平向右方向安培力也逆时针转动一小角度,根据力的分解与平衡可得,弹力变小,导致x变小,故D错误;
故选:B
(2015秋•呼伦贝尔校级月考)匀强磁场中有一段长为0.2m的直导线,它与磁场方向垂直,当通过2.0A的电流时,受到0.8N的安培力,磁场磁感应强度是______T;当通过的电流加倍时,磁感应强度是______T,导线受到的安培力大小为______N.
正确答案
2
2
1.6
解析
解:由题,通电导线与磁场垂直,则磁场的磁感强度为:B=
磁场的磁感强度由磁场本身决定,当通入的电流加倍时,磁场的磁感强度仍为2T,此时受到的安培力为F=BI′L=2×4×0.2N=1.6N
故答案为:2,2,1.6.
一根长2m的直导线,通有1A的电流,把它放在B=0.2T的匀强磁场中,并与磁场方向垂直,导线所受的安培力有( )
正确答案
解析
解:通电导线与磁场垂直,则θ=90°,
导线受到的安培力:
F=BILsinθ=0.2T×1A×2m×sin90°=0.4N;
故选B.
(2015秋•洛阳期末)有一段通电导线,长为1cm,电流为5A,把它置于某个匀强磁场中,受到的安培力大小为1N,则该匀强磁场的磁感应强度( )
正确答案
解析
解:A、根据安培力公式F=BILsinθ得:Bsinθ=,则B=
,sinθ≤1,则B≥20T,故AB错误;
C、根据左手定则可知,磁感应强度方向与安培力的方向一定垂直,故C错误,D正确.
故选:D
如图所示,PQ和MN为水平放置的平行金属导轨,间距为l=1.0m,直流电源、电阻箱R串连接在两根导轨之间.导体棒ab跨放在导轨上,棒的质量为m=20g,棒的中点用细绳经轻滑轮与物体c相连,物体c的质量M=30g.在垂直导轨平面方向存在磁感应强度B=0.2T的匀强磁场,磁场方向竖直向上,重力加速g取10m/s2,导体棒与导轨间的最大静摩擦为f为导体棒ab重力的0.5倍,电源电动势E=10V,电源内阻、导轨的电阻、导体棒电阻均忽略不计,若要保持物体c静止不动,电阻箱R的阻值变化范围应为多大?流过棒的电流方向如何?
正确答案
解析
解:导体棒的最大静摩擦力大小为fm=0.5mg=0.1N,M的重力为G=Mg=0.3N,则fm<G,要保持导体棒静止,则安培力方向必须水平向左,则根据左手定则判断得知棒中电流的方向为由a到b.
若BIl>Mg,则导体棒所受的静摩擦力方向水平向右,设此时电流为I1,
则由平衡条件有 BI1l-Mg≤fm,
解得,I1≤2A
若BIl<Mg,则导体棒所受的静摩擦力方向水平向左,设此时电流为I2,
则由平衡条件有 Mg-BI2l≤fm,
解得,I2≥1A
即ab棒中电流为1A≤I≤2A
根据闭合电路欧姆定律得 I=
解得,5Ω≤R≤10Ω
答:若要保持物体c静止不动,电阻箱R的阻值变化范围应为5Ω≤R≤10Ω,流过棒的电流方向为由a到b.
如图所示,四边形的通电闭合线框abcd处在垂直线框平面的匀强磁场中,它受到磁场的合力( )
正确答案
解析
解:若通以顺时针的电流方向,根据左手定则可知:各边所受的安培力背离中心处.如图所示:
由公式F=BIL得出各边的安培力的大小,从而得出安培力大小与长度成正比,因而两直角边的安培力与斜边的安培力等值反向.所以线圈所受磁场力的合力为零.故D正确,A、B、C错误.
故选:D.
如图,在天平右盘底部挂有一个矩形线圈,其一部分悬在方向水平向里的匀强磁场中,矩形线圈通有顺时针方向电流,现天平右侧向下倾斜,下列措施有可能使天平平衡的是( )
正确答案
解析
解:要使天平平衡,可以减小右侧作用力,或增加左侧作用力;
由左手定则可知,左侧矩形线圈受到的安培力向下;
A、由F=BIL可知,增大磁感应强度,可以增大安培力,使天平右侧受力变大,天平不会平衡,故A错误;
B、由F=BIL可知,增加线圈的电流,安培力变大,天平右侧受到的作用力变大,天平更加不平衡,故B错误;
C、由左手定则可知,改变电流方向,安培力向上,天平右侧受到的作用力变小,可以使天平平衡,故C正确;
D、由F=BIL可知,在不改变线圈质量的同时,增加底边的长度,天平右侧受到的作用力变大,天平不能平衡,故D错误.
故选:C.
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