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题型:简答题
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简答题

如图所示,质量为m的直导体杆ab水平放置在倾角为θ、间距为l的光滑平行导轨上,导体杆中通有图示方向的电流,电流强度为I,现在空间加上匀强磁场使导体杆ab静止在导轨上.问:

(1)若磁场方向竖直向上,求磁感应强度的大小;

(2)若要求磁感应强度最小,求磁感应强度的大小和方向.

正确答案

解析

解:(1)当磁场方向竖直向上时,导体杆受力如图甲所示.

导体杆受到的安培力F=BIL

根据平衡条件可得:tanθ==

则B=

(2)导体杆受到重力、安培力、支持力作用处于平衡状态,则

这三个力构成封闭矢量三角形.如图乙所示.当安培力与支持力

垂直时,安培力最小,对应的磁感应强度也最小.此时磁场方向

垂直于导轨向上.

由图可得:sinθ==,则B= 

答:(1)若磁场方向竖直向上,磁感应强度的大小为

(2)若要求磁感应强度最小,磁感应强度的大小为,方向直于导轨向上.

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题型: 单选题
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单选题

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(  )

A0N

B0.4N

C0.8N

D0.2N

正确答案

B

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.

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题型: 单选题
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单选题

如图所示,一根质量为m的金属棒MN用细线悬挂在磁感应强度为B的匀强磁场中,通入沿M→N方向的电流时,悬线对金属棒的拉力不为零.若要使悬线对棒的拉力为零,可以采用的办法是(  )

A改变磁场方向

B改变电流方向

C不改变磁场和电流方向,适当减小磁感应强度

D不改变磁场和电流方向,适当增大电流强度

正确答案

D

解析

解:A、只改变磁场方向时,安培力方向向下,则悬线张力一定不为零.故A错误.

    B、只改变电流方向,金属棒所受安培力方向向下,悬线张力一定不为零.故B错误.

    C、不改变磁场和电流方向,金属棒所受的安培力方向仍向上,适当减小磁感强度,可减小安培力,悬线张力不为零,故C错误;

D.不改变电流和磁场方向,应适当增大电流,可增大安培力,能使悬线张力为零,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,两根无电阻导轨与水平面成θ=37°角放置,两导轨间距离为d=0.5m,在导轨上垂直于导轨水平放一根质量m=0.2kg、长度略大于d、电阻R=4Ω的均匀金属杆,导轨下端与一个内阻r=1Ω电动势未知的电源两极相连,杆与导轨间最大静摩擦力fm=1.5N.当导轨间有竖直向上、磁感应强度为B=2T的匀强磁场时,杆与导轨间刚好无摩擦力.求:

(1)电源的电动势E.

(2)若将磁场改为垂直于导轨平面向下,要保证金属杆刚好不向下滑动,磁感应强度的大小不得超过多少?(g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)

正确答案

解析

解:(1)棒在三个力作用下平衡,其中安培力F1方向水平向右(如图1所示).

且安培力大小F1=BId   

由平衡条件得F1cos37°=mg sin37° 

回路中电流A

电源的电动势E=I(R+r)=1.5×(4+1)=7.5V 

(2)棒刚好不下滑时,受力如图2所示.

其中安培力F2=BmId

由平衡条件得BmId+mgsin 37°=fm 

答:(1)电源的电动势E为7.5V;

(2)磁感应强度的大小不得超过0.4T.

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题型: 单选题
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单选题

(2016•松江区一模)如图,由均匀的电阻丝组成的等边三角形导体框,垂直磁场放置,将AB两点接入电压恒定的电源两端,通电时电阻丝AB段受到的安培力为F,则此时三根电阻丝受到的合安培力大小为(  )

AF

B1.5F

C2F

D3F

正确答案

B

解析

解:AB受力:FAB=BIL=F

ACB受力:有效长度为L,电流为AB的电流的,则其受力为:=,二力方向相同,则合力为1.5F

则B正确

故选:B

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题型: 多选题
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多选题

如图为某同学设计的研究磁场对通电金属棒作用的实验装置.当其接通电键时,有电流通过金属棒,观察到金属棒向左运动,则下列说法正确的是(  )

A此时通过金属棒的电流是由电源经b流向a

B此时通过金属棒的电流是由电源经a流向b

C若调换流经金属棒的电流方向,则金属棒仍向左运动

D若同时调换U形磁铁的南北极和流经金属棒的电流方向,则金属棒仍向左运动

正确答案

B,D

解析

解:A、由于金属棒向左运动,据左手定则可知,电流的方向a到b,故A错误B正确;

C、若调换流经金属棒的电流方向,据左手定则可知金属棒受向右的安培力,所以金属棒向右运动,故C错误;

D、若同时调换U形磁铁的南北极和流经金属棒的电流方向,据左手定则可知金属棒受向左的安培力,所以金属棒仍向左运动,故D正确.

故选:BD.

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题型:简答题
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简答题

一根长度为0.1米的均匀金属杆,两端焊接等长的细软导线,悬挂在同一水平高度的两点上,abcd所在的区域内有一竖直向上的匀强磁场,当ab中通以如图所示的电流时,金属杆ab偏离原来的位置到两根悬线和竖直方向的夹角为30°时保持平衡,如果金属杆ab的质量为0.0866千克,其中通过电流强度为10安,求匀强磁场的磁感应强度.(g取10m/s2

正确答案

解析

解:由题意可知,该棒受到重力、拉力与水平方向的安培力,处于平衡状态

根据力的平行四边形定则,可得:

F=mgtan30°;

而安培力大小F=BIL;

联立可得:B==0.65T,

答:匀强磁场的磁感应强度为0.65T

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题型: 单选题
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单选题

如图所示,在一个方向竖直向下的匀强磁场中,用细线悬挂一条水平导线.若磁感应强度为B,导线质量为m,导线在磁场中的长度为L.当水平导线内通有电流I时,细线的拉力大小为(  )

Amg+BIL

Bmg-BIL

C

D

正确答案

C

解析

解:导体棒所受的安培力F=BIL,方向垂直纸面向里,根据共点力平衡得,细线的拉力为:

T=.故C正确,A、B、D错误.

故选:C.

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题型:填空题
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填空题

(B)如图所示,在倾角为θ的光滑斜面上垂直纸面放置一根长为L,质量为m的直导体棒,一匀强磁场垂直于斜面向下,当导体棒内通有垂直纸面向里的电流I时,导体棒恰好静止在斜面上.则导体棒所受安培力的方向______,匀强磁场的磁感应强度的大小为B=______.(重力加速度为g)

正确答案

垂直于斜面向上

解析

解:根据共点力平衡知,磁场的方向垂直斜面向下,根据左手定则知,安培力的方向沿斜面向上.

根据平衡知,安培力FA=BIL=mgsinθ

解得B=

故答案为:垂直于斜面向下,B=

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题型: 单选题
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单选题

下面四个图表示磁感应强度B、电流I和安培力F三者方向之间的相互关系,其中正确的是(  )

A

B

C

D

正确答案

D

解析

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

B、磁场方向竖直向上右,电流方向水平向右,根据左手定则,安培力方向垂直向外.故B错误.

C、磁场方向垂直向内,电流方向向右上方,根据左手定则,安培力方向向左上方.故C错误.

D、磁场方向垂直纸面向里,电流方向水平向右,根据左手定则,安培力方向竖直向上.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,有一匀强磁场,垂直纸面向里,有一段长为1m的直导线处于磁场中且垂直磁场方向放置,当导线中通以0.5A的电流时,导线受到的安培力大小为0.5N,求:

(1)在图中画出导线所受安培力的方向?

(2)匀强磁场的磁感应强度是多少?

(3)若该导线通以2A的电流时,所受到的安培力的大小是多少?

正确答案

解析

解:(1)根据左手定则知导线所受安培力的方向与电流方向垂直 

       

(2)导线所受到的安培力的大小为:F=BIL,

B==1T

(3)由F=BIL=1×2×1=2N

答:(1)如图(2)匀强磁场的磁感应强度是1T(3)若该导线通以2A的电流时,所受到的安培力的大小是2N

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题型: 多选题
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多选题

如图所示,两平行导轨与水平面成θ角倾斜放置,电源、电阻、金属细杆及导轨组成闭合回路,细杆与导轨间的摩擦不计.整个装置分别处在图所示的各匀强磁场中,其中不可能使金属细杆处于静止状态的是(  )

A

B

C

D

正确答案

A,C,D

解析

解:A、磁场的方向与电流的方向相同,不受安培力,金属杆受重力和支持力不可能平衡.故A错误.

    B、金属杆所受的安培力方向竖直向上,若安培力与重力平衡,金属杆能处于平衡状态.故B正确.

    C、金属杆受垂直于杆子向上的安培力,重力,支持力,不可能平衡.故C错误.

    D、金属杆受到水平向左的安培力,重力,支持力,不可能平衡.故D错误.

本题选择错误的,故选ACD.

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题型: 单选题
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单选题

如图所示,AB为固定的通电直导线,闭合导线框P与AB在同一平面内.当P远离AB做匀速运动时,它受到AB的作用力为(  )

A

B引力,且逐步变小

C引力,且大小不变

D斥力,且逐步变小

正确答案

B

解析

解:A、由安培定则得,载有恒定电流的直导线产生的磁场在线框处的方向为垂直直面向里,并且离导线越远磁感应强度越小,故当沿图示方向移动线框时,穿过线框平面的磁通量要减小,感应电流的磁场应与原磁场同向,由安培定则得,电流为顺时针dcbad,故A错误

B、由楞次定律可知,感应电流总是阻碍变化,所以对P产生吸引力;离通电导线越远,磁场越弱,由于线框匀速移动,故磁通量的变化率越小,线框中产生的感应电动势越小,线框中的感应电流变小;并且离导线越远磁感应强度越小.所以离开通电直导线越远,线框P受到的引力越小.故B正确,C错误,D错误.

故选:B

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题型: 单选题
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单选题

一种电流表的原理图如图所示,用两根相同的绝缘轻弹簧将长度L=0.25m的细金属棒MN悬挂起来,两根弹簧的劲度系数均为k=2.0N/m.金属棒MN水平,两弹簧平行且竖直.已知矩形区域abcd内存在匀强磁场,磁感应强度大小B=0.20T,方向垂直纸面向外,且ab长度为0.20m、bc长度为0.05m,与MN的右端N连接的绝缘轻指针可指示标尺上的读数.当金属棒MN中没有电流通过且处于平衡状态时,MN与矩形区域的cd边重合且指针指在标尺上的零刻度线处;当金属棒MN中有电流通过时,指针示数可表示金属棒MN中的电流大小,则关于这个电流表以下说法正确的是(  )

A该电流表只能测量由N流向M的电流

B该电流表只能测量由M流向N的电流

C该电流表的量程是0~4.0A

D该电流表的量程是O~5.0A

正确答案

B

解析

解:AB、为使电流表正常工作,作用于通有电流的金属棒MN的安培力必须向下.跟左手定则可知金属棒中电流从M端流向N端.故A错误,B正确;

CD、在cd位置时,重力和弹力平衡,电流越大,MN受到的安培力越大,向下的位移越大,电流最大时,MN与ab重合,MN位移为x,由受力平衡可得:

BILab=kx;

解得:

故CD错误.

故选:B.

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题型: 单选题
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单选题

(2014秋•建湖县校级期中)如图所示,把长为0.4m的导体棒置于竖直向下的匀强磁场中,磁场的磁感应强度为0.5T,导体棒与磁场方向垂直,棒中通有电流为2A,则导体棒所受安培力(  )

A大小为0.4N

B大小为0.8N

C方向垂直纸面向外

D方向与磁场方向相同

正确答案

A

解析

解:A、导体棒长为L,磁感应强度B,电流为I,并且导体棒和磁场垂直,所以导体棒受到的安培力大小为:

F=BIL=0.5×2×0.4N=0.4N,故A正确,B错误;

C、根据左手定则可以判断,磁场向下,电流方向向右,则安培力的方向为垂直纸面向里,故CD错误.

故选:A.

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