- 通电直导线在磁场中受到的力
- 共166题
1.一根长0.2m、通有2.0A电流的通电直导线,放在磁感应强度为0.5T的匀强磁场中,受到的安培力大小不可能是( )
正确答案
解析
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知识点
14.如图甲所示,两根足够长的光滑金属导轨ab、cd 与水平面成=30固定,导轨间距离为
=1 m,电阻不计。一个阻值为R0的定值电阻与电阻箱并联接在两金属导轨的上端。整个系统置于匀强磁场中,磁感应强度方向与导轨所在平面垂直,磁感应强度大小为B=lT。现将一质量为m、电阻可以忽略的金属棒MN从图示位置由静止开始释放。金属棒下滑过程中与导轨接触良好。改变电阻箱的阻值R,测定金属棒的最大速度
,得到
的关系如图乙所示。取g= 10
。求:
(1)金属棒的质量m和定值电阻R0的阻值;
(2)当电阻箱R取2,且金属棒的加速度为
g时,金属棒的速度。
正确答案
(1)金属棒以速度vm下滑时,根据法拉第电磁感应定律有:E=Blvm
由闭合电路欧姆定律有:E=I
当金属棒以最大速度vm下滑时,
根据平衡条件有:BIl=mgsinθ 由
图象可知: ,
解得:m=0.2kg,R0=2Ω
(2)设此时金属棒下滑的速度为v,
根据法拉第电磁感应定律有:E/=I/当金属棒下滑的加速度为
时,
根据牛顿第二定律有:mgsinθ-BI′l=ma
联立解得:v=0.5m/s
解析
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知识点
18.如图所示,电阻不计的平行光滑金属导轨与水 平面的夹角为θ,宽度为l,下端与阻值为R的电阻相连。磁感应强度为B的匀强磁场垂直穿过导轨平面,现使质量为m、电阻不计的导体棒从ab位置以平行于斜面的初速度沿导轨向上运动,滑行到最远位置a′b′后又下滑。已知导体棒运动过程中的最大加速度为2gsinθ,g为重力加速度,设轨道足够长,则( )
正确答案
解析
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知识点
19.如图所示,两平行金属导轨间的距离L=0.40m,金属导轨所在的平面与水平面夹角θ=37º,在导轨所在平面内,分布着磁感应强度B=0.50T、方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场。金属导轨的一端接有电动势E=4.5V、内阻r=0.50Ω的直流电源。现把一个质量m=0.04kg的导体棒ab放在金属导轨上,导体棒恰好静止。导体棒与金属导轨垂直、且接触良好,导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R0=2.5Ω,金属导轨电阻不计,g取10m/s2。已知sin37º=0.60,cos37º=0.80.
求:
(1)通过导体棒的电流;
(2)导体棒受到的安培力大小;
(3)导体棒受到的摩擦力。
正确答案
解:(1)导体棒、金属导轨和直流电源构成闭合电路
根据闭合电路欧姆定律有:I==1.5A
(2)导体棒受到的安培力:F安=BIL=0.30N
(3)导体棒所受重力沿斜面向下的分力F1= mg sin37º=0.24N
由于F1小于安培力,故导体棒受沿斜面向下的摩擦力f
根据共点力平衡条件 mg sin37º+f=F安
解得:f=0.06N
解析
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知识点
22.如图丁所示为一电流表的原理示意图.质量为m的均质细金属棒MN的中点处通过一挂钩与一竖直悬挂的弹簧相连,绝缘弹簧劲度系数为k.在矩形区域abcd内有匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向垂直纸面向外.与MN的右端N连接的一绝缘轻指针可指示标尺上的读数,MN的长度大于.当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;当MN中有电流通过时,指针示数可表示电流强度。(不计通电时电流产生的磁场的作用)
(图丁)
(1)当电流表示数为零时,弹簧伸长多少?(重力加速度为g)
(2)若要电流表正常工作,MN的哪一端应与电源正极相接?
(3)若k=2.0 N/m,=0.20 m,=0.050 m,B=0.20 T,此电流表的量程是多少?
正确答案
(1)设当电流表示数为零时,弹簧的伸长量为Δx,
则有mg=kΔx ①
由①式得:Δx=. ②
(2)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,
因此M端应接正极.
(3)设电流表满偏时通过MN间电流强度为Im,
则有BIm+mg=k(+Δx) ③
联立②③并代入数据得Im=2.5 A. ④
解析
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知识点
5.矩形导线框abcd放在匀强磁场中,在外力控制下处于静止状态,如图a(甲)所示。磁感线方向与导线框所在平面垂直,磁感应强度B随时间变化的图象如图a(乙)所示。t=0时刻,磁感应强度的方向垂直导线框平面向里,在0~4s时间内,导线框ad边所受安培力随时间变化的图象(规定以向左为安培力正方向)可能是下列的( )
正确答案
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知识点
19.如图所示,在倾角为的光滑斜面上,垂直纸面水平放置一根长为L1,质量为m的 通电直导线,电流方向垂直纸面向里,欲使导线静止于斜面上,则外加磁场的磁感应强度的大小和方向可以是( )
正确答案
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知识点
2. 在玻璃皿的中心放一个圆柱形电极B,沿边缘内壁放一个圆环形电极A,把A、B分别与电源的两极相连,然后在玻璃皿中放入导电液体。现把玻璃皿放在如图所示的磁场中,液体就会旋转起来。若从上向下看,下列判断正确的是( )
正确答案
解析
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知识点
4.如图所示,边长为a 的闭合金属正三角形框架,左边竖直且与磁场右边界平行,完全处于垂直框架平面向里的匀强磁场中。现用沿直线OO'方向的外力F 把框架匀速水平向右拉出磁场,外力F 随拉出磁场的距离x 的变化图像可能正确的是( )
正确答案
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知识点
25.如图,两根通电长直导线a、b平行放置,a、b中的电流强度分别为I和2I,此时a受到的磁场力为F,若以该磁场力的方向为正,则b受到的磁场力为________。当在a、b的正中间再放置一根与a、b平行共面的通电长直导线c后,a受到的磁场力大小变为2F,则此时b受到的磁场力为________。
正确答案
−
解析
由牛顿第三定律知,b受到a对它的磁场力为-F;a、b的正中间再放置一根与a、b平行共面的通电长直导线c后,c在a、b两导线处的磁感应强度大小相等,方向相反,c导线对b导线的作用力是它a导线的作用力的两倍,方向相反,a受的磁场力大小变为2F,那么c导线对a导线的作用力可能是F也可能是-3F,c导线对b导线的作用力可能是-2F也可能是6F,故此时b受到的磁场力为-3F或5F。
知识点
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