- 磁场对通电导线的作用
- 共6047题
如图所示,两平行导轨ab、cd竖直放置在的匀强磁场中,匀强磁场方向竖直向上,将一根金属棒PQ放在导轨上使其水平且始终与导轨保持良好接触.现在金属棒PQ中通以变化的电流I,同时释放金属棒PQ使其运动.已知电流I随时间的关系为I=kt(k为常数,k>0),金属棒与导轨间存在摩擦.则下面关于棒的速度v、加速度a随时间变化的关系图象中,可能正确的有( )
正确答案
解析
解:A、根据牛顿第二定律得,金属棒的加速度a=,f=μN=μFA=μBIL=μBLkt,
联立解得加速度a=,与时间成线性关系.故A正确,B错误.
C、因为开始加速度方向向下,与速度方向相同,做加速运动,加速度逐渐减小,即做加速度逐渐减小的加速运动,然后加速度方向向上,加速度逐渐增大,做加速度逐渐增大的减速运动.故C错误,D正确.
故选:AD.
如图所示,条形磁铁放在水平桌面上,它的上方有一与磁铁垂直的长直通电导线.正缓慢地水平自左向右移动,不考虑切割磁感线效应,直导线中通以垂直纸面向外的电流,则磁铁受桌面的摩擦力作用描述正确的是( )
正确答案
解析
解:如图所示,导线在S极上端时导线所受安培力方向斜向右下方,由牛顿第三定律可知,磁铁受到的磁场力斜向左上方,磁铁有向左的运动趋势,则磁铁受到的摩擦力水平向右;
同理当导线在N极上端时,导线所受安培力方向斜向左下方,由牛顿第三定律可知,磁铁受到的磁场力斜向右上方,磁铁有向右的运动趋势,则磁铁受到的摩擦力水平向左;
由以上分析可知,磁铁受到的摩擦力先向左后向右,正上方时为零,故摩擦力先减小后增大.故BC错误,AD正确;
故选:AD.
一根较容易形变的弹性导线,将上下两端固定,当没有磁场时,导线呈直线状态.现使导线通过电流,方向自下而上(如图中箭头所示),分别加上方向竖直向上、水平向右、垂直于纸面向外的匀强磁场时,下列描述导线发生形变的四个图示中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、图示电流与磁场平行,导线不受力的作用,故A错误;
B、由左手定则判得,安培力的方向垂直纸面向里,故B错误;
C、由左手定则判得,安培力的方向水平向右,故C错误;
D、由左手定则判得,安培力的方向水平向右,故D正确;
故选:D.
如图所示,水平放置的两根平行金属导轨相距0.2m,上面有一质量为0.04kg的均匀金属棒ab,金属棒电阻忽略不计,电源电动势为6V、内阻为0.5Ω,滑动变阻器调到2.5Ω时,要使金属棒ab对轨道的压力恰好为零,需在金属棒所在位置施加一个水平方向且垂直于AB棒的匀强磁场,问:
(1)流过金属棒的电流多大;
(2)该匀强磁场的方向;
(3)该匀强磁场的磁感应强度大小为多少.(g=10m/s2)
正确答案
解析
解:(1)由题意可知ab中的电流大小为I==2A;
(2)电流的方向有b到a,磁场力与重力大小相等,方向相反,根据左手定则可知,磁场方向水平向左;
(3)欲使ab对轨道压力恰为零,则mg=BIL,
得B==1T.
答:(1)流过金属棒的电流大小为2A;
(2)该匀强磁场的方向为水平向左;
(3)该匀强磁场的磁感应强度大小为1T.
(1)实验室里可以用图(1)所示的小罗盘估测条形磁铁磁场的磁感应强度.方法如图(2)所示,调整罗盘,使小磁针静止时N极指向罗盘上的零刻度(即正北方向),将条形磁铁放在罗盘附近,使罗盘所在处条形磁铁的方向处于东西方向上,此时罗盘上的小磁针将转过一定角度.若已知地磁场的水平分量Bx,为计算罗盘所在处条形磁铁磁场的磁感应强度B,则只需知道______,磁感应强度的表达式为B=______.
(2)如图(3)所示,蹄形磁铁水平放置,在磁场中有一水平光滑导轨通过接线柱P、Q与导线相连,导轨上面搁有一导体细棒AB.导线将AB棒、电源、变阻器、电键等构成电路.闭合电键,可观察到导体棒AB向______运动(填“左”或“右”),此现象表明通电导线在磁场中______.
(3)如图(4)所示,质量是m=10g的铜导线ab放在光滑的宽度为0.5m的金属滑轨上,滑轨平面与水平面倾角为30°,ab静止时通过电流为10A,要使ab静止,磁感强度至少等于______,方向为______.(取g=10m/s2)
正确答案
解析
解:(1)磁针指向为合磁场方向,知道了地磁场的水平分量Bx,根据矢量合成法则可知只要知道罗盘上指针的偏转角,即可求出罗盘所在处条形磁铁磁场的磁感应强度B.
由图2可知:,因此有:B=Bxtanθ.
故答案为:罗盘上指针的偏转角;Bxtanθ.
(2)根据左手定则可知:让四指指向电流方向,磁场方向穿过手心,则大拇指指向为所受力的方向,由此可知导体棒AB向左运动,说明通电导线在磁场中会受到力的作用.
故答案为:左; 会受到力的作用.
(3)画出ab棒受力分析图可知,要使棒静止,当磁场方向垂直轨道平面向上时,此时安培力最小,即磁感应强度最小.
因此有:mgsinθ=BIL
故答案为:0.01T; 垂直轨道平面向上.
如图,质量为m、长为L的直导线用两绝缘细线悬挂于O、O′,并处于竖直方向的匀强磁场中.当导线中通以沿x正方向的电流I,且导线保持静止时,悬线与竖直方向夹角为θ.则可判断匀强磁场磁感应强度的大小和方向为( )
正确答案
解析
解:逆向解题法.A、磁感应强度方向为z正向,根据左手定则,直导线所受安培力方向沿y负方向,直导线不能平衡,所以AC错误;
B、磁感应强度方向为z负方向,根据左手定则,直导线所受安培力方向沿y正方向,根据平衡条件:BILRcosθ=mgRsinθ,
所以B=tanθ,所以B正确,D错误;
故选:B.
(2014秋•青州市校级期末)下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、根据电场强度的定义式,若电量为q的带电粒子在匀强电场中所受的电场力为F,则场强一定为E=,A正确;
B、若匀强电场中A、B两点间的距离为d,两点间电势差为U,且d是沿着电场线方向的距离,才有E=,B错误;
C、将长度为L、电流强度为I的通电直导线放在磁感应强度为B的匀强磁场中,若B⊥I,才有F=BIL,C正确;
D、将面积为S的矩形线框,放在磁感应强度为B的匀强磁场中,只有当B⊥S时,通过线框的磁通量φ=BS,D错误;
故选:AC.
如图所示,匀强磁场中放着通入相同电流的几段导线(均在纸面内),A、B端间距离都相等,则这几段导线所受安培力情况是( )
正确答案
解析
解:A、B端间距离都相等,说明电流的等效长度全相同;
根据公式F=BIL,各个图的安培力等大;
故选:C.
如图所示,矩形线框中通以abcd方向的稳恒电流,下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、线圈在磁场中转动时,ab边、cd边电流方向始终与磁场方向垂直,磁场力始终最大.故A、B错误.
C、在图示位置,ab边、cd边所受磁场力的力臂等于bc边的一半,磁力矩最大.故C正确.
D、线框从图示位置顺时针方向转过30°角时,力臂的长度变为原来的倍,则磁力矩变为原来的
倍.故D错误.
故选:C.
一根长为L=0.2m的直导线,通有I=2A的电流,垂直放入B=1T的磁场匀强磁场中,如图所示,问:导体MN受到的安培力是多大?方向如何?
正确答案
解析
解:导线所受的安培力F=BIL=1×2×0.2N=0.4N.
答:导线受到的安培力是0.4N.
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