- 磁场
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在下列各图中,分别标出了磁场B的方向,电流I方向和导线所受安培力F的方向,其中正确的是( )
正确答案
解析
解:根据左手定则可知,
A、图中安培力方向垂直磁场向右,故A错误;
B、图中安培力方向竖直向下,故B错误;
C、图中安培力方向垂着电流方向竖直向下,故C正确;
D、图中由于磁场和电流方向共线,不受安培力作用,故D错误;
故选:C.
如图(a)所示.在间距L=1m、倾角α=37°的光滑倾斜导轨上,水平地放着-质量为m=0.01kg的通电导体棒ab,电流大小为I=5.0A.为使导体棒ab在斜面上静止.可加一匀强磁场.(已知sin37°=0.6,cos37°=0.8,取g
=10m/s2)
(1)若磁感应强度方向水平向左,请在图(b)中作出ab的受力示意图;求出磁感应强度B1的大小.
(2)求:使导体棒ab在斜面上静止的最小磁感应强度B2的大小,并请在图(c)中做出ab的受力示意图.
正确答案
解析
解:(1)若磁感应强度方向水平向左,电流方向垂直纸面向里,根据左手定则可知,安培力F的方向竖直向上
作出导体棒的受力示意图如图甲所示
根据平衡条件有F=B1IL=mg
解得B1=0.02T
(2)要求使导体棒ab在斜面上静止的最小磁感应强度B2的,则安培力方向沿着斜面向上,受力示意图如图乙所示
根据平衡条件有F=B2IL=mgsinα
解得B2=0.012T
根据左手定则可知,B2的方向垂直于斜面向上
答:(1)若磁感应强度方向水平向左,在图(b)中作出ab的受力示意图如图甲所示;磁感应强度B1的大小为0.02T.
(2)使导体棒ab在斜面上静止的最小磁感应强度B2的大小为0.012T,在图(c)中做出ab的受力示意图如图乙所示.
如图所示ab、cd为两根相距L=2m的平行金属导轨,水平放置在竖直向下的匀强磁场中,匀强磁场的磁感应强度B为0.5T,金属棒MN当通以从M到N大小I=5A电流时,所受到的安培力为______N,方向是______.
正确答案
5
水平向右
解析
解:安培力大小为F=BIL=0.5×5×2N=5N
有左手定则可知方向水平向右;
故答案为:5N,水平向右
如图所示,一根长为L=0.2m,质量为m=0.1kg的导线AB,用软导线悬挂在方向水平的磁感应强度为B=1T的磁场中,现要使悬线拉力为零,则:
(1)AB导线通电方向怎样?
(2)电流强度是多大?(重力加速度g取10m/s2)
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.
故答案为:A指向B(或向右).
(2)由题意可得:
mg=BIL,所以有:.
故电流强度为1A.
关于磁场方向、电流方向、安培力方向三者之间的关系,正确的说法是( )
正确答案
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D正确,ABC均错误;
故选:D
将长0.5m,通过电流4A的通电导线放在匀强磁场中,当导线和磁场方向垂直时,通电导线所受安培力为0.3N,求:
(1)匀强磁场的磁感应强度B大小;
(2)若将通电导线中的电流减为2A,则这时匀强磁场B的大小.
正确答案
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==
T=0.15T
(2)若将通电导线中的电流减为2A,则这时匀强磁场的磁感应强度仍不变.
此时磁感应强度仍为0.15T.
答:(1)匀强磁场的磁感应强度B大小为0.15T;
(2)若将通电导线中的电流减为2A,则这时匀强磁场B的大小为0.15T.
如图所示,两平行光滑导轨相距20cm,导轨电阻不计,金属棒MN的质量为10g,电阻R=10Ω,匀强磁场磁感应强度B的方向竖直向下,大小为5T,导轨平面与水平面的夹角θ=45°,当 MN沿导轨以10m/s速度匀速下滑时,求变阻器R0的阻值(导轨足够长,g取10m/s2).
正确答案
解析
解:对金属棒受力分析,重力、支持力与安培力.处于平衡状态;
由E=BLVcosθ,
再由殴姆定律可得:;
根据平衡条件可得:mgsinθ=BILcosθ;
由以上式子可得:R0=80Ω,
答:使MN沿导轨以10m/s速度匀速下滑时,则变阻器R0的阻值为80Ω.
如图所示,在同一水平面上的两金属导轨间距:ab=0.4m,处在竖直向下的匀强磁场中,磁感应强度B=2T.导体棒ab垂直导轨放置在金属导轨间,质量m=2kg.设电源电动势E=2.0V,电源内阻及导轨电阻不计,导体棒ab的电阻R=4Ω.求合上开关的瞬间:
(1)导体棒ab受到安培力的大小和方向;
(2)导体棒ab的加速度.
正确答案
解析
解:(1)导体棒ab受到安培力的大小为 F=BIL=BL=2×0.5×0.4N=0.4N,导体棒中电流方向为:a→b,由左手定则判断可知:导体棒ab受到安培力的方向为方向水平向右
(2)由牛顿第二定律知:a==0.2m/s2
答:(1)导体棒ab受到安培力的大小为0.4N.方向为水平向右.
(2)加速度为0.2m/s2
在匀强磁场中固定一平行光滑导轨,导轨平面与水平面的夹角为α,有一根长为L、质量为m的导体棒垂直导轨放置,如图所示,当通以图示方向的电流I后,导体棒恰能保持静止,若要求磁感应强度B的值最小,重力加速度为g,则应有( )
正确答案
解析
解:根据平衡条件,安培力F=mgsinα,方向平行于斜面向上,
由左手定则知磁场方向垂直于导轨平面向上,结合安培力公式有:BIL=mgsinα
得:B=
故选:C.
如图所示的光滑斜面上,水平放置一根通电导体棒,电流方向垂直纸面向外,在空间加下列哪个方向的匀强磁场,可以使棒静止在斜面上( )
正确答案
解析
解:A、由左手定则可知图中导线所受安培力竖直向上,当安培力等于重力时,导体棒可以处于平衡状态.故A正确.
B、由左手定则可知图中导线所受安培力水平向右,导体棒不可能处于平衡状态,故B错误
C、由左手定则可知图中导线所受安培力沿斜面向下,导体棒不可能处于平衡状态.故C错误;
D、由左手定则可知图中导线所受安培力垂直斜面向下,导体棒不可能处于平衡状态.故D错误;
故选:A
在倾角为θ的斜面上,垂直纸面放一根质量为m的导体棒,电流强度为I,导体棒长度为L,如图所示.棒与斜面间的静摩擦因数为μ(设μ<tanθ).欲使导体棒静止在斜面上,应加匀强磁场的磁感应强度的最小值是多少?
正确答案
解析
解:对a受力分析可知为保证a静止,所加安培力的最小值应沿斜面向上,
大小为:F=mgsinθ-μmgcosθ=BminIL
解得:Bmin=,方向由左手定则判断可知垂直于斜面向上.
答:应加匀强磁场的磁感应强度的最小值为.
画出下列各图中通电直导线A受到的安培力的方向
正确答案
解析
解:(1)根据左手定则导线所受的安培力方向垂直于导线向下.
(2)磁铁产生的磁场在导线处水平向左,根据左手定则,导线所受的安培力方向竖直向下.
(3)线框右边电流比左边电流在导线处产生的磁场强,根据右手螺旋定则,得出导线处的磁场垂直纸面向外,根据左手定则知,导线所受的安培力水平向右.
(4)线圈平面所处的磁场水平向左,根据左手定则导线A所受的安培力竖直向上.如图所示.
故答案为:如图所示.
电磁炮是一种理想的兵器,它的主要原理如图所示.1982年澳大利亚国立大学制成了能把m=2.2g的弹体(包括金属杆CD的质量)加速到v=10km/s的电磁炮.若轨道宽L=2m,长s=100m,通过的电流为I=10A,求:轨道间所加的匀强磁场的磁感应强度为多大?
正确答案
解析
解:金属杆CD(含弹体)受到安培力作用,做加速运动的过程中,由动能定理有:
BLIs=mv2
即:B==
=55T
答:轨道间所加的匀强磁场的磁感应强度为55T.
匀强磁场中长4cm的通电导线垂直磁场方向,当通过导线的电流为2A时,它受到的安培力大小为8×10-3N,问:
(1)该处的磁感应强度B是多大?
(2)若电流不变,导线长度减小到2cm,则它受到的安培力F和该处的磁感应强度B各是多少?
正确答案
解析
解:(1)根据F=BIL得,B=.
(2)若电流不变,导线长度减小到2cm,则它受磁场力F=BIL=0.1×2×0.02=4×10-3N.
此处的磁感应强度不变,为0.1T.
答:(1)该处的磁感应强度B是0.1T
(2)若电流不变,导线长度减小到2cm,则它受到的安培力F为4×10-3N,该处的磁感应强度B为0.1T
一根通有电流的直铜棒用软导线挂在如图所示的匀强磁场中,此时悬线的张力大于零而小于铜棒的重力.要使悬线中张力为零,可采用的方法有( )
正确答案
解析
解:以导线为研究对象,导线受力如图所示,导线静止,处于平衡状态,
由平衡条件得:2F+FB=G,重力G不变,欲使悬线中拉力F为零,
安培力FB=BIL应变大,可以增大B或I,故A正确B错误;
如果使电流方向反向,则安培力向下,拉力F增大,不可能为零,故CD错误;
故选:A.
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