- 磁场
- 共6748题
如图所示,固定在水平地面上的倾角为θ的粗糙斜面上,有一根水平放在斜面上的导体棒,通有垂直纸面向外的电流,导体棒保持静止.现在空间中加上竖直向下的匀强磁场,导体棒仍静止不动,则( )
正确答案
解析
解:A、导体棒静止,合力为零,故合力不变,故A错误;
B、当加上磁场后,如果mgsinθ=BILcosθ,则导体棒不受摩擦力,此时受3个力,故B错误;
C、不加磁场时F′=mgcosθ,加上磁场后对斜面的压力为FN=mgcosθ+BILsinθ,故压力增大,故C正确;
D、导体棒受到的摩擦力不一定变大,故D错误;
故选:C
匀强磁场中垂直于磁场方向放入一根长为0.5m的直导线,通以10A的电流时,导线受力大小为1N,则:
(1)导线受力的方向与磁感应强度方向是否相同?(只作判断,不用说明理由)
(2)求匀强磁场的磁感应强度大小.
正确答案
解析
解:(1)由左手定则知导线受力的方向与磁感应强度方向是垂直的,即方向不相同;
(2)根据B==
T=0.2T
答:(1)导线受力的方向与磁感应强度方向不相同;
(2)匀强磁场的磁感应强度大小0.2T.
一根长0.2m的导线,通以3A的电流后垂直放入磁场,它受到的磁场的作用力为6X10-2N,则
(1)磁场的磁感应强度B多大?
(2)当导线的长度在原位置缩短为原来的一半时,磁感应强度又为多大?此时导线受到的磁场的作用力为多少?
正确答案
解析
解:
(1)由F=BIL可得磁感应强度为:;
(2)磁感应强度与导线长度无关,当导线的长度在原位置缩短为原来的一半时,磁感应强度仍为0.1T.
此时导线受到的磁场的作用力为.
答:
(1)磁场的磁感应强度B为0.1T.
(2)当导线的长度在原位置缩短为原来的一半时,磁感应强度为0.1T,此时导线受到的磁场的作用力为0.03N.
如图所示,质量为m=50g的铜棒长 L=10cm,用长度均为L′的两根轻软导线水平地悬吊在竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度B=
T,通电后,棒向纸外偏转的最大偏角θ=37°,此铜棒中电流强度的大小I=______A.(cos37°=0.8,g取10m/s2)
正确答案
11.25
解析
解:对导体棒受重力,绳的拉力,安培力,侧视图如图(从右向左看),受力图如下所示:
根据力的平衡得:
BIL=mgtan37°
故答案为:11.25.
关于通电直导线在匀强磁场中所受的安培力,下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、B、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错误,B正确;
C、磁场与电流不垂直时,安培力的大小为F=BILsinθ,则安培力的大小与通电导线和磁场方向的夹角有关,故C错误;
D、当电流方向与磁场的方向平行,所受安培力为0,将直导线从中折成直角,让其中的一半与磁场的方向平行,安培力的大小将变为原来的一半;将直导线在垂直于磁场的方向的平面内从中折成直角,安培力的大小一定变为原来的,故D错误.
故选:B.
如图所示,一根质量为m的金属棒AC用长短相同的软线悬挂在磁感应强度为B的匀强磁场中,通入A到C方向的电流时,AC受到的安培力方向向______ (选填“上”、“下”、“左”、“右”),若改变电流的方向,悬线受到的张力将______(选填“变大”、“变小”或“不变”),若同时改变电流方向和磁场方向,金属棒受到的安培力方向______(选填“改变”或“不变”)
正确答案
上
变大
不变
解析
解:根据左手定则可知,AC受电场力方向向上;
改变电流方向,安培力向下,则AC受重力和向下的拉力及绳子的拉力而处于平衡;故悬线受到的拉力变大;
若同时改变电流方向和磁场方向,则由左手定则可知安培力的方向不变;
故答案为:上;变大;不变.
(2015秋•德阳月考)如图所示,两平行光滑金属导轨固定在绝缘斜面上,导轨间距为L,劲度系数为k的轻质弹簧上端固定,下端与导体棒ab相连,弹簧与导轨平面平行并与ab垂直,棒垂直跨接在两导轨上,空间存在垂直导轨平面斜向上的匀强磁场,磁感应强度为B.当棒通以方向由a到b、大小为I的电流时,棒处于平衡状态,平衡时弹簧伸长量为x1;保持电流大小不变,使棒中电流反向,则棒平衡时下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:当棒通以方向由a到b、大小为I的电流时,由左手定则知,受到的安培力沿导轨斜向上,大小为BIL
设导轨与水平面的夹角为θ,则由平衡条件得:mgsinθ=BIL+kx1
当保持电流大小不变,使棒中电流反向,由左手定则知,受到的安培力沿导轨斜向下,大小还是BIL
此时有mgsinθ+BIL=kx
因此解得x=
弹力沿着斜面向上,则弹簧是伸长的;
故选:A.
在磁感应强度为1.0T的匀强磁场中,放一条与磁场方向垂直的长度为0.5m的通电导线,导线中的电流为4.0A.这段导线在与磁场方向垂直的光滑水平面内,沿安培力的方向从静止开始移动了1.0m,求:
(1)导线在磁场中受到的安培力大小;
(2)安培力对导线所做的功;
(3)导线获得的动能.
正确答案
解析
解:(1)当B与I垂直时,
F=BIL=1.0T×4.0A×0.5m=2N
(2)当力与位移方向相同时:
W=FL=2N×1m=2J
(3)根据动能定理,导线获得的动能等于安培力做的功:
Ek=W=2J
答:(1)导线在磁场中受到的安培力大小2N;
(2)安培力对导线所做的功2J;
(3)导线获得的动能2J.
光滑的平行金属导轨倾角为θ=37°,导轨间距为L=1m,在导轨上水平放置一质量为m=0.2kg的金属棒,流过金属棒的电流大小为I=3A,方向如图所示,磁场的方向竖直向下,金属棒恰好处于静止状态,重力加速度g=10m/s2.求:
(1)导轨对金属棒的支持力FN的大小;
(2)匀强磁场的磁感应强度B的大小.
正确答案
解析
解:(1)以金属棒为研究对象,受力分析,如图:
由几何知识:N==
=2.5N,
F=mgtanθ=2×0.75=1.5N
(2)根据安培力公式F=BIL得:B==
=0.5T,
答:(1)导轨对金属棒的支持力FN的大小2.5N;
(2)匀强磁场的磁感应强度B的大小0.5T.
如图所示,匀强磁场的磁感应强度B=0.1T,通电直导线与磁场方向垂直,导线长度L=0.1m,导线中电流I=2A.该导线所受安培力F的大小为( )
正确答案
解析
解:通电直导线与磁场方向垂直,根据F=BIL得
F=BIL=0.1×2×0.1N=0.02N
故选:B
(2014秋•呼伦贝尔校级期末)如图所示,通电直导线ab质量为m、长为l水平地放置在倾角为θ的光滑斜面下,通过图示方向的电流,电流强度为I,要求导线ab静止在斜面上.若磁场的方向竖直向上,则磁感应强度为多大?
正确答案
解析
解:若磁场方向竖直向上,从a向b观察,由导线受力情况可知由平衡条件得:
在水平方向上:F-FNsinθ=0
在竖直方向上:mg-FNcosθ=0
其中F=BIL,联立以上各式可解得:B=.
答:若磁场的方向竖直向上,则磁感应强度为.
有长l=50cm、重G=0.1N的金属杆ab静止在光滑的金属框架上,框架平面与水平面夹角α=30°,如图所示,流过ab的电流I=1A.整个装置处于竖直向下的匀强磁场中,求此磁场的磁感应强度B的大小.
正确答案
解析
解:通过对导体棒受力可知,由平衡条件可得:…①
…②
解出:T
答:此磁场的磁感应强度B的大小为0.115T
如图所示,水平放置的金属导轨M、N平行地置于匀强磁场中,间距为d,磁场的磁感应强度大小为B,方向与导轨平面夹角为α,金属棒ab的质量为m,放在导轨上且与导轨垂直,金属棒与导轨间的动摩擦因数为μ.电源电动势为E,内阻为r,定值电阻为R,其余部分电阻不计.则当电键闭合后,金属棒能够做匀加速直线运动,求金属棒ab的加速度为多大?(重力加速度用g表示)
正确答案
解析
解:有闭合电路欧姆定律可知I=
产生的安培力为F=BIL=
由牛顿第二定律可知
Fsinα-μ(Fcosα+mg)=ma
a=-μg
答:属棒ab的加速度为
通电直导线A与圆形通电导线环B固定放在同一水平面上,通有如图所示的电流,则( )
正确答案
解析
解:根据右手螺旋定则知,直导线周围的磁场在导线的左侧垂直纸面向里,在圆形导线的左右两侧各取一小段,根据左手定则,左端所受的安培力方向向右,右端所受安培力的方向向左,因为电流的大小相等,圆环左端的磁感应强度小于右端的磁感应强度,可知左端的受力小球右端的受力,则圆环B所受的合力方向向左,大小不为零.根据牛顿第三定律知,直导线所受的合力大小不为零,方向水平向右.故B、C正确,A、D错误.
故选:BC.
如图所示,台秤上放一光滑平板,其左边固定一挡板,一轻质弹簧将挡板和一条形磁铁连接起来,此时台秤有一定的读数.现在磁铁上方中心偏右位置固定一通电导线,当通以一定的电流后,台秤的示数增加,同时弹簧缩短(弹簧始终处于弹性限度内),则下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、磁铁的磁感线在它的外部是从N极到S极,因为长直导线在磁铁的中心偏右位置,所以此处的磁感线是斜向左上的,电流的方向垂直与纸面向里,根据左手定则,导线受磁铁给的安培力方向是斜向右上,长直导线是固定不动的,根据物体间力的作用是相互的,导线给磁铁的反作用力方向就是斜向左下的;导线给磁铁的反作用力方向就是斜向左下的,将这个力在水平和竖直分解,因此光滑平板对磁铁支持力增大,由于在水平向左产生分力,所以弹簧产生压力,弹簧长度将变短,故A正确,B错误.
C、磁铁的磁感线在它的外部是从N极到S极,因为长直导线在磁铁的中心偏右位置,所以此处的磁感线是斜向右下的,电流的方向垂直与纸面向外,根据左手定则,导线受磁铁给的安培力方向是斜向右上,长直导线是固定不动的,根据物体间力的作用是相互的,导线给磁铁的反作用力方向就是斜向左下的;导线给磁铁的反作用力方向就是斜向左下的,将这个力在水平和竖直分解,因此光滑平板对磁铁支持力增大,由于在水平向右产生分力,所以弹簧产生压力,弹簧长度将变短,故C错误,D正确
故选:AD.
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