- 磁场
- 共6748题
如图所示的天平可用来测定磁感应强度.天平的右臂下面挂一个矩形线圈,宽为L,共n匝.线圈的下部悬在匀强磁场中,磁场方向垂直纸面.当线圈中通有电流I(方向如图)时,在天平左右两边加上质量各为m1、m2的砝码,天平平衡;当电流反向(大小不变)时,右边再加上质量为m的砝码后,天平重新平衡.由此可知( )
正确答案
解析
解:A、当B的方向垂直纸面向外,开始线圈所受安培力的方向向上,电流方向相反,则安培力方向反向,变为竖直向下,相当于右边多了两倍的安培力大小,所以需要在左边加砝码,故A错误,
B、当B的方向垂直纸面向外,开始线圈所受安培力的方向向上,电流方向相反,则安培力方向反向,变为竖直向下,相当于右边多了两倍的安培力大小,所以需要在左边加砝码,故B错误,
C、当B的方向垂直纸面向里,开始线圈所受安培力的方向向下,电流方向相反,设N匝线圈的质量为m3,则有(m1-m2-m3)g=NBIL,所以B=.故C错误.
D、当B的方向垂直纸面向里,开始线圈所受安培力的方向向下,电流方向相反,则安培力方向反向,变为竖直向上,相当于右边少了两倍的安培力大小,所以需要在右边加砝码.则有mg=2NBIL,所以B=.故D正确.
故选D
如图所示对磁感强度B、电流I和安培力F方向的相互关系,表示正确的是( )
正确答案
解析
解:A、磁场方向与电流方向平行,不受安培力作用.故A错误.
B、磁场方向垂直纸面向里,根据左手定则,安培力方向垂直电流方向斜向下.故B错误.
C、根据左手定则,安培力方向垂直磁场方向斜向上.故C正确.
D、磁场方向水平向右,电流方向垂直纸面向外,根据左手定则,安培力方向竖直向上.故D错误.
故选:C.
把一根长l=4cm的导线垂直磁感线方向放入如图所示的匀强磁场中,
(1)当导线中通以I1=2A的电流时,导线受到的安培力大小为1.6×10-7N,则该磁场的磁感应强度为多少?
(2)若该导线中通以I2=3A的电流,则此时导线所受安培力大小是多少?方向如何?
正确答案
解析
解:根据磁感应强度的定义B=,得:B=
=
T
若该导线中通以I2=3A的电流,则此时导线所受安培力F′=BIL=2×10-6×3×0.04=2.4×10-7N.
根据左手定则,磁场的方向向里,电流的方向向下,所以安培力的方向垂直于电流的方向向右.
答:(1)该磁场的磁感应强度为2×10-6T;
(2)若该导线中通以I2=3A的电流,则此时导线所受安培力大小是2.4×10-7N;方向垂直于电流的方向向右.
(2015秋•天津校级期末)如图所示,A为一水平旋转的橡胶盘,带有大量均匀分布的负电荷,在圆盘正上方水平放置一通电直导线,当圆盘高速绕中心轴OO′转动时,(电流方向和转动方向如图所示).通电直导线所受磁场力的方向是( )
正确答案
解析
解:带电圆盘如图转动时,形成逆时针方向的电流,根据右手螺旋定则可知,在圆盘上方形成的磁场方向竖直向上,根据左手定则,伸开左手,让四指和电流方向一致,磁感线穿过手心,则大拇指指向纸面内侧,因此安培力的方向水平向里,故ABD错误,C正确.
故选C.
一种电流表的原理图如图所示,用两根完全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中的电流强度,则关于这个电流表以下说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、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正确,B错误;
C、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:A
如图所示,一根长为L的铝棒用两个劲度系数均为k的弹簧水平地悬挂在匀强磁场中,磁感应强度为B,方向垂直纸面向里,当铝棒中通过的电流I方向从左到右时,弹簧的长度变化了△x,则下面说法正确的是( )
正确答案
解析
解:设棒的重力为mg,原来的形变量为x,
铝棒放入磁场后,没有通电流时,由平衡关系可得:mg=2kx
铝棒通有电流时,由左手定则可知,安培力向上;故形变量减小了△x;
由平衡关系可得:BIL+2k(x-△x)=mg
联立解得:B=
故选:A.
如图所示,空间中存在着磁感应强度大小为0.5T,方向沿纸面向上且范围足够大的匀强磁场,长为1m的直导线垂直磁场放置.若通过导线的电流为1A,方向垂直纸面向里,则通电直导线所受安培力大小为______N,方向______(填“向左”或“向右”);若只改变导线中的电流方向而其它条件不变,则直导线所受安培力方向与原来的安培力方向______(填“相同”或“相反”).
正确答案
0.5
向右
相反
解析
解:导线与磁场垂直,故导线受到的安培力为:
F=BIL=1×0.1×20×10-2N=0.02N.
由左手定则可知导线受到的安培力向右
当电流反向后,根据左手定则可知,受到的安培力方向相反
故答案为:0.5;向右;相反
如图,一段导线abcd位于磁感应强度大小为B的匀强磁场中,且与磁场方向(垂直于纸面向里)垂直.线段ab、bc和cd的长度均为L,且∠abc=∠bcd=135°.流经导线的电流为I,方向如图中箭头所示.导线段abcd所受到的磁场的作用力的合力( )
正确答案
解析
解:该导线可以用a和d之间的直导线长为L来等效代替,根据F=BIL,可知大小为
,方向根据左手定则判断,向上;
故选A.
金属棒MN两端用细软导线连接后,悬挂于a、b两点,且使其水平,棒的中部处于水平方向的匀强磁场中,磁场的方向垂直于金属棒,如图所示.当棒中通有从M流向N的恒定电流时,悬线对棒有拉力.为了减小悬线的拉力,可采用的办法有( )
正确答案
解析
解:棒的中部处于方向垂直纸面向里的匀强磁场中,棒中通有电流,方向从M流向N,根据左手定则可得,安培力的方向竖直向上,由于此时悬线上有拉力,为了使拉力等于零,则安培力必须增加.所以适当增加电流强度,或增大磁场,故A正确,BCD错误;
故选:A
如图所示,金属棒ab用软导线悬挂在磁感应强度为B,方向垂直纸面向里的匀强磁场中,ab通以如图所示的电流I,此时悬线有一定的张力,若要使悬线张力为零,必须安培力方向向上,下列做法中有可能实现的是( )
正确答案
解析
解:A、增大磁感强度B,安培力方向仍向下,悬线张力不为零,不符合题意.故A错误.
B、增大ab中的电流I,根据左手定则安培力方向向下,悬线张力不为零,不符合题意.故B错误.
C、改变电流I的方向,安培力改为向上,当安培力与重力平衡时,悬线张力为零,符合题意.故C正确.
D、改变磁感强度B的方向,安培力改为向上,当安培力与重力平衡时,悬线张力为零,符合题意.故D正确.
故选:CD.
赤道上的地磁场可以看成匀强磁场,长为20cm的通电直导线垂直于地磁场方向放置于赤道上,当导线中电流为30A时,导线受到的安培力大小为3×10-2N.求:
(1)赤道上地磁场的磁感应强度大小;
(2)若导线中的电流减小为20A时,导线受到的安培力大小.
正确答案
解析
解:(1)由安培力大小公式 F=BIL得,
B=.
(2)当导线中的电流减小为20A时,因磁感应强度不变.
F=BI′L=5×10-3×20×0.2N=2×10-2N;
答:(1)赤道上地磁场的磁感应强度大小5×10-3T;
(2)若导线中的电流减小为20A时,导线受到的安培力大小2×10-2N.
一根质量均匀的金属棒MN两端用细软导线连接后悬挂于a、b两点,棒的中部处于方向垂直纸面向里的匀强磁场中,棒中电流方向从M流向N,如图所示,此时棒受到导线对它的拉力作用.为使拉力等于零,可以( )
正确答案
解析
解:棒的中部处于方向垂直纸面向里的匀强磁场中,棒中通有电流,方向从M流向N,根据左手定则可得,安培力的方向竖直向上,由于此时悬线上有拉力,为了使拉力等于零,则安培力必须增加.所以适当增加电流强度,或增大磁场,故D正确,ABC错误;
故选:D
如图所示,直导线ab长0.8m,质量为200g,用绝缘细线悬挂在匀强磁场中成水平静止状态,磁场的方向垂直纸面.当导线中通以从a到b,大小为1.25A的电流时,两根悬线对棒的拉力恰好为零.求磁场磁感应强度的大小和方向(取g=10m/s2)
正确答案
解析
解:金属细杆在重力、安培力作用下处于平衡状态,安培力和重力等大反向,故安培力方向竖直向上.
根据左手定则,伸开左手大拇指指向上方,四指从a指向b,则手心朝向纸外,故磁感应强度垂直于纸面向里.
金属棒的安培力:F=BIL…①
有二力平衡有:F=mg…②
联立①②代入数据解之得:B=2T
答:该磁场的磁感应强度为2T,方向垂直纸面向里.
在磁场中不同位置先后放置一条短直导线,导线的方向均与磁场方向垂直,在导线中通入不同的电流,导线所受的力也不一样,图中几幅图象表示的是导线受到的力F与通入的电流I的关系,a和b各代表不同位置一组F、I的数据.若已知a的磁感应强度大小大于b的磁感应强度大小,则下列图中可能正确的是( )
正确答案
解析
解:在匀强磁场中,当电流方向与磁场垂直时所受安培力为:F=BIL,由于磁场强度B和导线长度L不变,因此F与I的关系图象为过原点的直线,故C正确,ABD错误.
故选:C
长为L=1m通以电流I=0.5A的导线,垂直于磁感线方向放在磁感应强度B=2T的某一匀强磁场中,则该导线受到的安培力大小为( )
正确答案
解析
解:长度为0.5m的通电直导线,垂直放置于匀强磁场的磁感应强度为0.1T,通入电流为1A,则由公式可得安培力的大小为:
F=BIL=2×0.5×1N=1N
故选:C
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