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题型:简答题
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简答题

把一根长为L=20cm的直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 1.0×10-7N,试求该磁场的磁感应强度的大小B;

(2)若该导线中通以I2=2.5A的电流,试求此时导线所受安培力大小F,并判断安培力的方向.

正确答案

解析

解:(1)根据F=BIL得:

B==

(2)当导线中电流变化时,导线所在处的磁场不变,

则:F=BIL=2.5×10-7×2.5×0.2=1.25×10-7

根据左手定则,导线所受安培力方向垂直于导线向上

答:(1)磁感应强度的大小为2.5×10-7T.

(2)安培力的大小为1.25×10-7N,方向垂直于导线向上.

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题型:简答题
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简答题

如图所示,PQ和MN为水平平行放置的金属导轨,相距1m,导体棒ab跨放在导轨上,棒的质量为m=0.2kg,棒的中点用细绳经滑轮与物体相连,物体的质量M=0.3kg,棒与导轨的动摩擦因数为μ=0.5,匀强磁场的磁感应强度B=2T,方向竖直向下,为了使物体以加速度a=3m/s2加速上升,应在棒中通入多大的电流?方向如何?(g=10m/s2

正确答案

解析

解:导体棒的最大静摩擦力大小为fm=0.5mg=1N,M的重力为G=Mg=3N,则fm<G,要保持导体棒匀速上升,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.

根据受力分析,由牛顿第二定律,则有F-T-f=ma

F=BIL,

联立得:I=2.75A

答:应在棒中通入2.75A的电流,方向a→b.

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题型:简答题
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简答题

在倾角θ=30°的斜面上,固定一金属框,宽L=0.25m,接入电动势E=12V,内阻r=1Ω的电池.垂直框放有一根质量m=0.2kg的光滑金属棒ab,整个装置放在磁感应强度B=0.8T,垂直框面向上的匀强磁场中,如图所示.当调节滑动变阻器R的阻值为多大时,可使金属棒静止在框架上?(框架与棒的电阻不计,g=10m/s2

正确答案

解析

解:对金属棒受力分析,受重力、支持力、安培力,由平衡条件得:

mgsin30°=BIL        

解得:I===5A

由闭合电路欧姆定律得:E=I(R+r)

解得:R===1.4Ω

答:当调节滑动变阻器R的阻值为1.4Ω时,可使金属棒静止在框架上.

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题型:简答题
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简答题

如图所示,质量不能忽略的矩形线圈abcd,匝数为n,线圈的水平边长为L,处于匀强磁场内,磁感应强度B的方向与线圈平面垂直.当线圈中通过如图电流I时,调节左端砝码使系统平衡.然后使电流反向,大小不变.这时需要在左盘中增加质量为m的砝码,才能使系统再达到新的平衡.

(1)请判断磁场的方向并在虚框中标出.

(2)导出用已知量和测量得到的量n、m、L、I计算B的表达式.

正确答案

解析

解:(1)若B的方向垂直纸面向里,开始线圈所受安培力的方向向向下,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,所以右边应加砝码;

若B的方向垂直纸面向外,开始线圈所受安培力的方向向向上,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,需要在左边加砝码.

故磁场的方向垂直纸面向外;

(2)根据平衡条件:

有:mg=2nBIL,

得:B=

答:(1)请判断磁场的方向并在虚框中标出

(2)导出用已知量和测量得到的量n、m、L、I计算B的表达式为B=

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题型: 单选题
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单选题

如图所示条形磁铁放在水平桌面上,在其正中央的上方固定一根长直导线,导线与磁铁垂直,给导线通以垂直纸面向里的电流,用F表示磁铁对桌面的压力,用f表示桌面对磁铁的摩擦力,导线中通电后与通电前相比较(  )

AF减小,f=0

BF减小,f≠0

CF增大,f=0

DF增大,f≠0

正确答案

C

解析

解:(1)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央上方,所以此处的磁感线是水平的,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”方向竖直向上,如下图所示:

(2)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竖直向下的;

(3)因此磁铁对水平桌面的压力除了重力之外还有通电导线的作用力,压力是增大的;因为这两个力的方向都是竖直向下的,所以磁铁不会发生相对运动,也就不会产生摩擦力.

故选:C.

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