- 磁场对通电导线的作用
- 共6047题
一根长为0.20m的直导线,垂直于某匀强磁场方向放置,当导线中通有1A的电流时,导线受到的安培力大小为0.08N,则:
(1)磁场的磁感应强度为多大?
(2)当导线中的电流增大为2A时,导线受到的安培力为多大?此时磁场的磁感应强度为多大?
正确答案
解析
解:(1)磁场的磁感应强度为:
(2)导线受到的安培力为:
F=BIL=0.4×2×0.2N=0.16N
此时磁感应强度为0.4T.
答:(1)磁感应强度为0.4T;
(2)导线受到的安培力为0.16N,磁感应强度为0.4T.
如图所示,一边长为L、底边BC的电阻RBC是两腰AB、AC的电阻RAB、RAC的两倍(RBC=2RAB=2RAC)的正三角形金属框放置在磁感应强度为B的匀强磁场中,若通以图示方向的电流,且已知从B端流入的总电流强度为I,则金属框受到的总磁力大小为( )
正确答案
解析
解:由题意可知,电阻RAB、RAC之间相串联后与RBC并联,由串并联知识,可知,通过BC与从B经过A到C的电流相等,即为;
根据左手定则可知,各段受到的安培力如图所示,
再对正三角形金属框受力分析,并根据力的平行四边形定则,
由几何知识,则有:AB、AC两边受到的安培力的夹角为120°,因此三个力受到的安培力的之和为,
故选:B.
关于洛仑兹力和安培力的描述正确的是( )
正确答案
解析
解:A、通电导线方向与磁场方向不在一条直线上时,才受到安培力作用,当二者平行时,安培力为零,故A错误;
B、根据左手定则可知,安培力的方向与磁场垂直,故B错误;
C、带电粒子在匀强磁场中的运动方向与磁场平行时,所受洛伦兹力为零,故C错误;
D、磁场对电流的作用力通常称为安培力,安培力的实质是形成电流的定向移动的电荷所受洛伦兹力的合力,故D正确.
故选D.
下列图示的是磁场B,电流I和安培力F的相互关系,其中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、该图中电流的方向与磁场的方向平行,电流不受到安培力的作用.故A错误;
B、电流的方向向里,让磁场垂直于掌心选项穿过,根据左手定则可得,安培力的方向垂直于电流斜向下.故B正确;
C、根据左手定则可得,安培力的方向向下.故C错误;
D、根据左手定则可得,安培力的方向垂直于B斜向上,故D错误;
故选:B.
如图所示,用两根相同的轻质细绳水平悬挂一段均匀载流导体棒MN,电流I的方向从M到N,绳子的拉力均为F.为使F变大,下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:均匀载流导体棒MN开始时受到重力和绳子的拉力,为使F变大,需要让产生的安培力的方向向下.
根据左手定则可知,在MN中通入电流,在空间加上垂直与纸面的磁场,可以使MN受到向下的安培力,这样可以使MN受到绳子拉力增大,具体根据左手定则有:当MN中通入从M到N的电流时,要使安培力向下,可以加上垂直纸面向外的磁场,故ABC错误,D正确.
故选:D.
如图所示的匀强磁场,磁感应强度为0.2T,通电直导线与磁场方向垂直,导线长度为0.2m,导线中电流为1A. 该导线所受安培力的大小多少?
正确答案
解析
解:由图可知电流与磁场方向垂直,因此直接根据安培力的大小为:F=BIL=0.2×0.2×1=0.04N,
答:该导线所受安培力的大小0.04N.
如图所示,一质量为m的导体棒MN两端分别放在两个固定的光滑圆形金属导轨上,两导轨相互平行且间距为L,导轨处在竖直方向的匀强磁场中,磁感应强度大小为B;当图中开关S闭合时,导体棒向纸面外滑动,最终静止在于竖直方向成37°角的位置,取sin37°=0.6,cos37°=0.8,求:
(1)判断磁场的磁感应强度方向:
(2)求出电源的电流强度
(3)每个圆导轨对导体棒的支持力大小FN.
正确答案
解析
解:(1)导体棒受到的安培力向外,根据左手定则可知磁场方向竖直向下
(2)从右向左看受力分析如图所示:
由受力平衡得到:
解得:
即磁场的磁感应强度B的大小为.
(3)两个导轨对棒的支持力为2FN,满足:2FNcos37°=mg
解得:
即每个圆导轨对导体棒的支持力大小为
答:(1)判断磁场的磁感应强度方向竖直向下:
(2)出电源的电流强度为
(3)每个圆导轨对导体棒的支持力大小FN为
如图所示,在倾角为37°的光滑斜面上有一根长为0.4m、质量为6×10-2 kg的通电直导线,直导线中通有电流强度I=1A、方向垂直于纸面向外的电流,导线用平行于斜面的轻绳拴住不动,整个装置放在匀强磁场中(图中未画出磁场).求分别满足以下条件时磁感应强度的最小值及方向.(g取10m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)
(1)斜面对导线的支持力为零.
(2)轻绳对导线的拉力为零.
正确答案
解析
解:(1)导线在重力、线的拉力和安培力的作用下保持平衡,当安培力与斜面垂直时,B有最小值B1,则有:
B1IL=mgcos 37°
解得:B1=1.2T 方向平行斜面向上;
(2)导线在重力、支持力和安培力的作用下平衡,当安培力沿斜面向上时,B有最小值B2,则有:
B2IL=mgsin θ
代入数据得B2=0.9T 方向垂直斜面向下;
答:(1)当磁感应强度为1.2T且方向平行斜面向上时,斜面对导线的支持力为零;
(2)当磁感应强度为0.9T且方向垂直斜面向下时,轻绳对导线的拉力为零.
两根足够长的光滑平行直导轨MN、PQ与水平面成θ角放置,两导轨间距为L,M、P两点间接有阻值为R“的电阻.一根质量为m的均匀直金属杆ab放在两导轨上,并与导轨垂直.整套装置处于磁感应强度为B“的匀强磁场中,磁场方向垂直于导轨平面向上,导轨和金属杆接触良好,它们的电阻不计.现让ab杆由静止开始沿导轨下滑.
(1)求ab杆下滑的最大速度vm;
(2)ab杆由静止释放至达到最大速度的过程中,电阻R产生的焦耳热为Q,求该过程中ab杆下滑的距离x.
正确答案
解析
解:(1)根据法拉第电磁感应定律 欧姆定律 安培力公式和牛顿第二定律 有
E=BLv FA=BILmgsinθ-FA=ma
即:
当加速度a为零时,速度v达最大,速度最大值
(2)根据能量守恒定律 有
得:
答:(1)ab杆下滑的最大速度为
(2)ab杆下滑的距离为.
把长L=0.25m的导体棒放置在匀强磁场中,使导体棒和磁场垂直,当导体棒通以I=2.0A的电流时,受到的安培力大小为F=0.2N,则该磁场的磁感应强度B=______T;若导体棒上的电流减为I=1.0A,导体棒受到的安培力大小F=______N,此时磁场的磁感应强度B=______T.
正确答案
0.4
0.1
0.4
解析
解:由F=BIL可得
磁场大小由磁场本身决定,故电流改变后磁场还是0.4T
此时安培力为F=BIL=0.1N
故答案为:0.4,0.1,0.4
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