- 磁场对通电导线的作用
- 共6047题
如图所示,倾斜导轨宽为L,与水平面成α角,处在方向竖直向上、磁感应强度为B的匀强磁场中,金属杆ab水平静止在光滑的导轨上.当回路电流强度为I时,金属杆ab所受安培力F,斜面的支持力为FN,则( )
正确答案
解析
解:A、B、由于ab棒与磁场垂直,所以导体棒ab受到安培力的大小为:F=BIL;
导体棒中电流方向为b→a,由左手定则判断可知导体棒ab受到安培力的方向为垂直于杆方向水平向右;故A错误,B正确;
C、D、对导体棒受力分析,受重力、支持力和安培力,如图所示:
根据共点力平衡条件,有:
N==
,故C错误,D正确;
故选:BD.
如图所示,在一个范围足够大、垂直纸面向里的匀强磁场中,用绝缘细线将金属棒吊起,使其呈水平状态.已知金属棒长L=0.25m,质量m=0.1kg,棒中通有I=10A的向右的电流,取g=10m/s2.求:
(1)当磁场的磁感应强度B=0.2T时,金属棒受到的安培力F的大小;
(2)若细线拉力恰好为零时,磁场的磁感应强度B的大小.
正确答案
解析
解:(1)导体棒长为L=0.25m,磁感应强度B=0.2T,电流为I=10A,并且导体棒和磁场垂直,所以导体棒受到的安培力大小为:
F=BIL=0.2×10×0.25N=0.5N,
(2)悬线拉力恰好为零,金属棒受重力和安培力,由金属棒静止可得:
F=BIL=mg
解得:B==
=0.4T
答:(1)金属棒受到的安培力F的大小为0.5N;
(2)若细线拉力恰好为零,求磁场的磁感应强度B的大小为0.4T.
如图所示,一根长度L的直导体棒中通以大小为I的电流,静止放在导轨上,垂直于导体棒的匀强磁场的磁感应强度为B,B的方向与竖直方向成θ角.下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、根据左手定则可得导体棒受力分析如图所示.B与I垂直,故导体棒受到磁场力大小为F=BIL,选项A错误;
B、根据共点力平衡规律得:BILsinθ+Fn=mg,得导体棒对轨道的压力大小为Fn=mg-BILsinθ,选项B正确;
C、由于导体棒受到的是静摩擦力,因而受到静摩擦力大小要运用力的平衡规律求解,即为Ff=BILcosθ,选项C错误,选项D正确.
故选:BD.
如图,一根质量为m,长为L的金属棒用细线水平地悬挂在匀强磁场中.当通过如图所示的电流I时,细线对棒的拉力刚好为零,则磁感应强度的方向是______.
正确答案
垂直纸面向里
解析
解:根据受力分析,则有金属棒的重力和安培力大小相等,方向相反.根据左手定则可知,安培力的大小FA=BIL不变,方向由竖直向上向里,因此磁感应强度的方向可为垂直纸面向里.
故答案为:垂直纸面向里.
如图所示,宽为l的金属框架和水平面夹角为α,并处于磁感应强度为B的匀强磁场中,磁场方向垂直于框架平面.导体棒ab的质量为m,长度为d置于金属框架上时将向下匀加速滑动,导体棒与框架之间的最大静摩擦力为f.为使导体棒静止在框架上,将电动势为E,内阻不计的电源接入电路,若框架与导体棒的电阻不计,求需要接入的滑动变阻器R的阻值范围.
正确答案
解析
解:导体棒静止在斜面上,导体棒受到的安培力F=BId,I=.
当R最小时,导体棒受到的静摩擦力沿斜面向下,达到最大值f,则有
F=mgsinα+f,又F=BId=
解得 Rmin=
当R最大时,导体棒受到的静摩擦力沿斜面向上,达到最大值f,则有
有F=mgsina-f,F=
解得 Rmax=
解得:≤R≤
.
答:需要接入的滑动变阻器R的阻值范围是≤R≤
.
如图所示,匀强磁场的磁感应强度为0.3T,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2A. 该导线所受安培力的大小为( )
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=0.3×0.2×2=0.12N,故ABD错误,C正确.
故选C.
倾角为a=30°的光滑斜面上,置一通有电流I,长L,质量为m的导体棒,重力加速度为g,要使棒静止在斜面上,外加匀强磁场的磁感应强度B可能值为( )
正确答案
解析
解:由培力的最大值为mg,最小值为mgsinα.则B的取值范围:mg≥BIL≥mgsin30° 则
可知ABD错误,C正确
故选:C
在匀强磁场里,有一条长0.2米通电导线,导线中的电流为5A,这条导线与磁场方向垂直时,所受的安培力为0.8N,则B=______T.
正确答案
0.8
解析
解:由于电流方向与磁场方向垂直,所以磁感应强度B==
=0.8T
故答案为:0.8.
如图所示,把一个装有导电溶液的圆形玻璃器皿放入磁场中,玻璃器皿的中心放一个圆柱形电极B,与电池的正极相连;沿器皿边缘内壁放一个圆环形电极A,与电池的负极相连.从器皿上方往下看(俯视),对于导电溶液和溶液中正、负离子的运动,下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、B在电源外部电流由正极流向负极,因此电流由器皿中心流向边缘;器皿所在处的磁场竖直向下,由左手定则可知,导电液体受到的磁场力沿逆时针方向,因此液体沿逆时针方向旋转;故A正确,B错误.
C、D正离子移动方向与电流方向相同,负离子与电流方向相反,则知正离子沿圆形玻璃器皿的半径向边缘移动的同时顺时针转动,负离子沿圆形玻璃器皿的半径向中心移动的同时顺时针转动.故CD错误.
故选:A.
如图甲中粗糙的斜面倾角为θ,质量为m的导体棒PQ通有由Q→P的恒定电流,导体棒PQ放于竖直向上的变化的磁场中,磁感应强度随时间变化如图乙,PQ始终静止(假设时间足够长),PQ受到的摩擦力的变化情况是 ( )
正确答案
解析
解:回路中存在恒定电流,根据左手定则知导体棒PQ所受安培力方向水平向右.由F=BIL可知,B增大,PQ所受安培力大小F增大,
开始时安培力很小,根据平衡条件得到:mgsinθ=Fcosθ+f,可见F增大,f减小;
当mgsinθ=Fcosθ时f减小到0,
当B继续增大时,F增大,PQ有沿斜面向上运动的趋势,受沿斜面向下的摩擦力,根据平衡条件:Fcosθ=f+mgsinθ,
可见,F增大则f增大;
故摩擦力先减小后增大;
故选:C.
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