- 安培力
- 共3605题
如图所示,竖直向下的匀强磁场中,用两条竖直线悬吊一水平通电直导线,导线长为L,质量为m,通入电流I后,悬线偏离竖直方向θ角保持静止,已知导线受的磁场力方向水平,求磁场的磁感应强度.
正确答案
解析
解:导线的受力如图所示,根据共点力平衡得,
mgtanθ=BIL,
解得磁感应强度B=.
答:磁场的磁感应强度为.
载流长直导线周围磁场的磁感应强度大小为B=
,式中常量k>0,I为电流强度,r为距导线的距离.在水平长直导线MN正下方,矩形线圈abcd通以逆时针方向的恒定电流i,被两根轻质绝缘细线静止地悬挂,如图所示.开始时MN内不通电流,此时两细线内的张力均为T0.当MN通以强度为I1的电流时,两细线内的张力均减小为T1,当MN内电流强度变为I2时,两细线内的张力均大于T0.
(1)分别指出强度为I1、I2的电流的方向;
(2)求MN分别通以强度为I1、I2的电流时,线框受到的安培力F1与F2大小之比;
(3)当MN内的电流强度为I3时两细线恰好断裂,在此瞬间线圈的加速度大小为a,试求I3.
正确答案
解析
解:(1)当MN通以强度为I1的电流时,两细线内的张力均减小为T1,知此时线框所受安培力合力方向竖直向上,则ab边所受的安培力的向上,cd边所受安培力方向向下,知磁场方向垂直纸面向外,则I1方向向左.
当MN内电流强度变为I2时,两细线内的张力均大于T0.知此时线框所受安培力合力方向竖直向下,则ab边所受的安培力的向下,cd边所受安培力方向向上,知磁场方向垂直纸面向里,则I2方向向右.
(2)当MN中通以电流I时,设线圈中的电流大小是i,线圈所受安培力大小为
F1=KI1iL(-
)
F2=KI2iL(-
)
F1:F2=I1:I2,
(3)2T0=G
2T1+F1=G
由题意加速度向下:F3+G=
根据第(2)问结论:
I1:I3=F1:F3=
I3=(方向向右)
答:(1)I1方向向左,I2方向向右.
(2)线框受到的安培力F1与F2大小之比为I1:I2,
(3)电流I3的大小为I3=(方向向右).
如图,在倾角为30°的光滑斜面上,垂直纸面放一根长为L、质量为m的直导体,通以如图方向的恒定电流I时,欲使导体静止在斜面上,应再外加匀强磁场,则磁感应强度B的大小和方向可能为( )
正确答案
解析
解:A、外加匀强磁场的磁感应强度B的方向垂直斜面向上,则沿斜面向下的安培力、支持力与重力,所以棒不可能处于平衡状态,故A错误;
B、A、外加匀强磁场的磁感应强度B的方向垂直斜面向下,则沿斜面向上的安培力、支持力与重力,处于平衡状态,则大小B═mg=
;故B正确;
C、外加匀强磁场的磁感应强度B的方向竖直向下,则水平向左的安培力、支持力与重力,处于平衡状态,则大小B=mg=
;故C错误;
D、外加匀强磁场的磁感应强度B的方向水平向左,则水竖直向上的安培力与重力,处于平衡状态,则大小B=,故D正确;
故选:BD
如图所示,两根等长的绝缘细线悬挂一水平金属细杆MN,处在与其垂直的水平匀强磁场中,金属细杆的长度为1m,质量为8.9×10-3kg.当金属细杆中通以0.89A的电流时,两绝缘细线上的拉力均恰好为零.忽略与金属细杆连接细导线的影响.求:
(1)每分钟通过金属细杆横截面的电量;
(2)金属细杆所受安培力大小;
(3)金属杆中的电流方向(向左或向右);
(4)匀强磁场的磁感应强度大小.
正确答案
解析
解:(1)每分钟通过金属细杆横截面的电量:
q=It=0.89×60=53.4C
(2)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.
金属细杆所受安培力的大小为:
F=mg=8.9×10-3kg×10N/kg=0.089N
(3)根据左手定则,伸开左手,让磁感线穿过手心,大拇指指向上方,四指从N指向M,故电流方向从N指向M.
故金属细杆中电流的方向为从N指向M.
(4)根据安培力公式有:F=BIL
则:B=
又F=mg
故B==
=0.1T
故匀强磁场的磁感应强度大小为0.1T.
答:(1)每分钟通过金属细杆横截面的电量为53.4C;
(2)金属细杆所受安培力大小为0.089N;
(3)金属杆中的电流方向向左;
(4)匀强磁场的磁感应强度大小为0.1T.
如图所示的是一种测量磁感轻度的简易装置,虚线框内有垂直于纸面的匀强磁场,矩形线圈匝数为N,ab=cd=L1,bc=da=L2,当线框中通以逆时针方向的恒定电流I时,弹簧秤的示数为T1(不计弹簧秤重力);当线框中电流反向,大小不变时,弹簧秤示数为T2(T2>T1),则磁感应强度B的大小为______,并在图中标出磁场方向.
正确答案
解析
解:当线框中通以逆时针方向的恒定电流I时,弹簧秤的示数为T1;当线框中电流反向,大小不变时,弹簧秤示数增大为T2;说明安培力先向上,后向下;
根据平衡条件,有:
mg=nBIL+T1
mg+nBIL=T2
联立解得:
B=
开始时,bc边受安培力向上,电流向右,根据左手定则,磁场垂直向内,如图所示:
故答案为:,如图所示.
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