磁场对通电导线的作用_章节学习

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题型：简答题

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简答题

（2015秋•济南校级期末）矩形导线框abcd置于竖直向上的磁感应强度为B=0.6T的匀强磁场中，其中ab、cd边长度相等均为L=0.5m，且ab、cd边质量均忽略不计，bc边长度为d=0.2m，质量为m=0.02kg，线框可绕MN转动，导线框中通以MabcdN方向的恒定电流后，导线框往纸外偏转角θ=370而达到平衡．（sin37°=0.6 cos37°=0.8，g=10m/s2）求：

（1）导线框达到平衡时，穿过平面abcd的磁通量ϕ为多少？

（2）线框中电流强度I大小？

正确答案

解析

解：（1）根据磁通量公式，则有：ϕ=BSsinθ=BLdsinθ，

代入数据得：ϕ=3.6×10-2Wb

（2）对bc边，根据力的平衡条件，则有：F=mgtanθ．

因F=BId，

解得：I=

代入数据解得：I=1.25A

答：（1）穿过平面abcd的磁通量为3.6×10-2Wb；

（2）线框中电流强度I大小是1.25A．

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题型：单选题

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单选题

如图所示，方向水平的匀强磁场B中，一根粗细均匀的通电导体置于水平桌面上，电流方向与磁场方向垂直．此时，导体对桌面有压力．要使导体对桌面的压力为零，下列措施可行的是（　　）

A减小磁感应强度

B增大电流强度

C使电流反向

D使磁场反向

正确答案

B

解析

解：A、开始导线受重力、支持力和向上的安培力处于平衡，减小磁感应强度，则安培力减小，支持力增大．故A错误．

B、增大电流强度，安培力增大，则支持力会减小到零．故B正确．

C、使电流反向，安培力方向向下，支持力等于重力和安培力之和，一定不为零．故C错误．

D、磁场反向，安培力方向向下，支持力等于重力和安培力之和，一定不为零．故D错误．

故选：B．

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题型：简答题

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简答题

如图，裸金属棒PQ与金属导轨、电源组成闭合回路，PQ与轨道间的动摩擦因数为0.5．导轨所在的平面与水平面成370．空间有垂直斜面向上的匀强磁场，B=1T．在PQ的中点，通过光滑的定滑轮平行于斜面与质量为M的物体相连．已知电源的电动势E=3V、内电阻r=0.5Ω，LPQ=0.5m，RPQ=2.5Ω，mPQ=0.2kg，导轨电阻不计，则要使PQ能静止在斜面上，物体M的质量在什么范围内？（g=10m/s2）

正确答案

解析

解：对金属棒受力分析，根据左手定则所受安培力平行于斜面向下，

安培力大小F=BIL=BL=1××0.5=0.5N

当摩擦力沿斜面向下时：mgsin37°+F+μmgcos37°=Mg

得：M=0.25kg

当摩擦力沿斜面向上时mgsin37°+F-μmgcos37°=Mg

得：M=0.09kg

故物体M的质量在什么范围为：0.09kg≤M≤0.25kg

答：物体M的质量范围为：0.09kg≤M≤0.25kg．

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题型：简答题

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简答题

如图所示，质量为1kg的金属杆放在相距1m的两水平轨道上，金属杆与轨道间的动摩擦因数为0.6，两轨道间存在着竖直方向的匀强磁场，当杆中通有方向如图所示大小为5A的恒定电流时，可使金属杆向右匀速运动（g=10m/s2）．

①判断两轨道间磁场方向；

②求磁感应强度B的大小．

正确答案

解析

解：①杆向右匀速运动，说明杆受到的安培力是向右的，根据左手定则可判断磁场方向竖直向上；

②金属杆匀速运动，合力为0，

竖直方向：FN=mg

水平方向：F安=BIL，F安=f

又：f=μFN

整理得：B=1.2T；

答：①两轨道间磁场方向竖直向上；②磁感应强度B的大小1.2T．

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题型：多选题

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多选题

（多选）如图所示，在竖直向下的匀强磁场中有两根竖直放置的平行粗糙导轨CD、EF，导轨上放有一金属棒MN．现从t=0时刻起，给棒通以图示方向的电流且电流强度与时间成正比，即I=kt，其中k为常量，金属棒与导轨始终垂直且接触良好．下列关于棒的速度v、加速度a随时间t变化的关系图象，可能正确的是（　　）

A

B

C

D

正确答案

B,D

解析

解：当从t=0时刻起，金属棒通以I=kt，则由左手定则可知，安培力方向垂直纸面向里，使其紧压导轨，则导致棒在运动过程中，所受到的摩擦力增大，所以加速度在减小，由于速度与加速度方向相同，则做加速度减小的加速运动．

当滑动摩擦力等于重力时，加速度为零，则速度达到最大，其动能也最大．

当安培力继续增大时，导致加速度方向竖直向上，则出现加速度与速度方向相反，因此做加速度增大的减速运动．

而速度与时间的图象的斜率表示加速度的大小，故C错误，D正确；

μN=mg 而N=BIL=BLkt 由牛顿第二定律得：mg-μBLKt=ma，因此a=g-，而重力小于摩擦力时，加速度方向向上，故B正确，A错误；

故选：BD．

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题型：单选题

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单选题

（2016•温州模拟）老师在课堂上做了一个演示实验：装置如图所示，在容器的中心放一个圆柱形电极B，沿容器边缘内壁放一个圆环形电极A，把A和B分别与电源的两极相连，然后在容器内放入液体，将该容器放在磁场中，液体就会旋转起来，王同学回去后重复老师的实验步骤，但液体并没有旋转起来，造成这种现象的原因可能是该同学在实验过程中（　　）

A将磁铁的磁极倒置了

B将直流电源的正负极接反了

C使用的液体为能导电的饱和食盐溶液

D使用的电源为50 Hz的低压交流电源

正确答案

D

解析

解：老师将该容器放在磁场中，能使液体会旋转起来，是在安培力作用下导致的，因此要强调溶液能导电，且电流方向确定；并且要有磁场．与磁铁的磁极是否接反、直流电源正负是否接反，都没有关系．而该同学液体不能旋转可能是因为使用了交流电源，所以可能是D选项．

故选：D

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题型：简答题

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简答题

MN为一金属导线，长L=0.5m，质量m=0.01kg，细线悬挂在B=0.4T的匀强磁场中，如图所示，若悬线的张力为零，试求金属导线中电流的方向与大小．

正确答案

解析

解：根据平衡条件，安培力方向竖直向上，由左手定则可得电流的方向：由M指向N；

安培力F安=mg

又：F安=BIL

得电流大小为：I=

答：金属导线中电流的方向由M指向N，大小为0.5A．

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题型：单选题

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单选题

如图所示，D为置于电磁铁两极间的一段通电直导线，电流方向垂直于纸面向里．在电键K接通后，导线D所受磁场力的方向是（　　）

A向上

B向下

C向左

D向右

正确答案

A

解析

解：电流由左侧流入，则由安培定则可知电磁铁右侧为N极，故导线所在处的磁场向左；

则由左手定则可知，导线受安培力向上；

故选：A．

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题型：简答题

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简答题

如图所示，两平行光滑导轨相距为20cm，金属棒MN的质量为10g，电阻R=8Ω，匀强磁场的磁感应强度B的方向竖直向下，大小为0.8T，电源电动势为10V，内阻为1Ω．当开关S闭合时，MN处于平衡状态．示变阻器R1多大？（已知θ=45°）

正确答案

解析

解：金属棒受重力mg、支持力N、安培力F的作用，力图如图．根据平衡条件得：

F=mgtanθ=0.1N…①

安培力为：F=BIL…②

联立①②代入数据解得：I==

根据欧姆定律得：I=

代入数据解得：R1=7Ω

答：变阻器R1此时电阻为7Ω．

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题型：多选题

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多选题

质量为m的金属导体棒置于倾角为θ的导轨上，棒与导轨间的动摩擦因数为μ，当导体棒通以垂直纸面向里的电流时，恰好能在导轨上静止．如图所示的四个侧视图中，标出了四种匀强磁场方向，其中棒与导轨间的摩擦力可能为零的是（　　）

A

B

C

D

正确答案

A,C,D

解析

解：A、杆子受重力，竖直向上的安培力，若重力与安培力相等，则二力平衡，不受摩擦力，故A正确；

B、杆子受重力，垂直向下的安培力，垂直向上的支持力，若无摩擦力，不能平衡，故B错误；

C、杆子受重力、水平向右的安培力和斜面的支持力，若三个力平衡，则不受摩擦力，故C正确；

D、杆子受重力、沿斜面向右的安培力和斜面的支持力，若三个力平衡，则不受摩擦力，故D正确；

故选 ACD．

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