- 磁场对通电导线的作用
- 共6047题
如图所示,在两根劲度系数都为K的相同弹簧下悬挂有一根重为G导体棒ab,导体棒长为L,置于水平方向的磁场强度为B的匀强磁场中,且与匀强磁场相互垂直.磁场方向垂直纸面向里,当导体棒通以自左向右的电流时,两个弹簧的形变量为x.
求:此时导体中的电流大小是多少?
正确答案
解析
解:由题意可知,当电流过小时,根据题可知弹簧伸长量为x,因此重力与安培力、弹簧的拉力平衡,故有:
G=BI1L+2kx,解得:I1=;
当电流过大时,根据题可知弹簧压缩量为x,因此重力、弹簧的拉力与安培力平衡,故有:
G+2kx=BI2L,解得:I2=;
答:导体中的电流大小分别是,
.
如图所示,一个边长为1m、三边电阻不相同的正三角形金属框放置在磁感应强度为10T的匀强磁场中.若通以图示方向的恒定电流,电流强度大小为0.3A,则金属框受到的磁场力大小为( )
正确答案
解析
解:由图示可知,电流由A流入,从C流出,则有电流从A到C直导线,与从A到B再到C两直导线,从A到B再到C两直导线,产生的安培力,可等效成从A到C直导线产生的安培力,由于总电流强度为I,因此金属框受到的磁场力F=BIL=10×0.3×1N=3N,故C正确
故选:C
如图所示,一根通电的直导体棒放在倾斜的粗糙斜面上,置于图示方向的匀强磁场中,处于静止状态.现增大电流,导体棒仍静止,则在增大电流过程中,导体棒受到的摩擦力的大小变化情况可能是( )
正确答案
解析
解:A、由左手定则可得安培力方向沿斜面向上,若安培力较大,使得导体棒受到的摩擦力方向沿斜面向下,则当增大电流过程中,安培力也随之增大,从而导致摩擦力也增大.所以A正确;
B、由左手定则可得安培力方向沿斜面向上,若安培力较小,使得导体棒受到的摩擦力方向沿斜面向上,则当增大电流过程中,安培力也随之增大,从而导致摩擦力先变小.当安培力的大小等于重力沿斜面向下的分力时,此时导体棒不受到摩擦力作用,当继续增大电流时,出现摩擦力方向向下,从而随着电流增大,导致摩擦力大小增大.所以B正确;
C、由左手定则可得安培力方向沿斜面向上,若安培力较小,使得导体棒受到的摩擦力方向沿斜面向上,则当增大电流过程中,安培力也随之增大,从而导致摩擦力先变小.当安培力的大小等于重力沿斜面向下的分力时,此时导体棒不受到摩擦力作用,当继续增大电流时,出现摩擦力方向向下,从而随着电流增大,导致摩擦力大小增大.所以C错误;
D、由左手定则可得安培力方向沿斜面向上,若安培力较大,使得导体棒受到的摩擦力方向沿斜面向下,则当增大电流过程中,安培力也随之增大,从而导致摩擦力也增大.所以D错误;
故选:AB
如图所示,匀强磁场的磁感应强度B=0.2T,通电直导线与磁场方向垂直,导线长度L=0.2m,导线中电流I=1A.则:
(1)该导线所受安培力F的大小为多少?
(2)在图中画出该导线所受安培力的方向.
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,
由左手定则判断方向向上;
答:(1)该导线所受安培力F的大小为0.04N;
(2)在图中画出该导线所受安培力的方向如图
.
当闭合开关S时,导体棒被向右摆出,摆到最大高度时,细线与竖直方向成θ角,则( )
正确答案
解析
解:A、由题意可知,棒在安培力的作用下被抛出,由左手定则,可知磁场方向一定竖直向下,故A正确,B错误;
C、根据能量守恒定律,棒上升的最大高度为l(1-cosθ),因此重力势能的增加为mgl(1-cosθ),同时在过程中棒的电阻发热,因此导体棒离开导轨前电源提供的电能大于mgl(1-cosθ),故C错误,D正确;
故选AD
如图所示,通电直导体棒ab质量为m=0.6kg,水平地放在宽为L=1m,倾角为θ=60°光滑的两平行直轨上,整个装置放在竖直方向的磁场中,已知电源电动势为E=1.5v,直导体棒电阻为R=0.5Ω,其余电阻不计,导体棒ab静止在斜面上.则磁感应强度B大小______ T,方向______.
正确答案
竖直向上
解析
解:本题的关键是分析导体的受力情况,首先将立体图转化为平面图,如图所示.
根据欧姆定律:
若磁场方向竖直向上,从b向a观察,导体受力情况如图所示.由平衡条件得:
在水平方向上:F-Nsinθ=0
在竖直方向上:mg-Ncosθ=0
其中:F=BIL
联立可得:.
故答案为:,方向坚直向上.
如图所示,质量为m=0.4Kg,长为L=10cm的铜棒,用长度也为L的两根轻软导线竖直向上的磁场中,磁感应强度为B=4T,导体棒内通以恒定电流后,棒向外偏转最终稳定,稳定后与竖直方向成37°角,则
(1)棒中能以什么方向的电流?
(2)电流的大小是多少?
(3)每条绳子的拉力是多少?
正确答案
解析
解:(1)导体棒内通以恒定电流后,棒向外偏转,可知棒受到的安培力向外,由左手定则可知,导体中应通以由左向右的电流.
(2)对导体棒受重力,绳的拉力,安培力,侧视图如图(从右向左看):由图可得:
BIL=mgtan37°,
解得:I==7.5A.
(3)由导体棒受力平衡可得:Tcos37°=mg,
解得:T=.
由于是两根绳,故每根绳上的拉力为2.5N.
答:(1)导体中应通以由左向右的电流.
(2)电流的大小是7.5A.
(3)每条绳子的拉力是2.5N.
(2012秋•荣成市校级月考)一段通电直导线放在光滑的斜面上,斜面处于匀强磁场中,磁感应强度的方向与斜面垂直,通电导线刚好处于平衡状态,如图甲所示.若其它条件不变,只将磁感应强度的方向变为竖直向上.求导体的加速度的大小.
正确答案
解析
解:在甲图中,导体棒受力如图,根据共点力平衡得:
BIL=mgsin45°.
在乙图中,由牛顿第二定律可得:mgsin45°-BILcos45°=ma
联立解得:a=
答:导体的加速度的大小
安培力的方向由______判定,伸开______,使大拇指跟其余四个手指垂直,并且都跟手掌在一个平面内,把手放入磁场中,让磁感线垂直穿入______,四指指______方向,______所指的方向是的安培力的方向.
正确答案
左手
左手
手心
电流方向
大拇指
解析
解:左手定则的判定方法是:伸开左手,使大拇指跟其余四个手指垂直,并且都跟手掌在一个平面内,把手放入磁场中,让磁感线垂直穿入手心,并使伸开的四指指向电流的方向,那么,大拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向.
故答案为:左手,左手,手心,电流的方向,大拇指
如图,将一个半径为R的导电金属圆环串联接入电路中,电路的电流强度为I,接入点a、b是圆环直径上的两个端点,流过圆弧acb和adc的电流相等.金属圆环处在磁感应强度为B的匀强磁场中,磁场方向与圆环所在平面垂直.则金属圆环受到的安培力为( )
正确答案
解析
解:acb段与acb段圆弧的电流方向均向右,由电路知识知,其电流大小为:I,
acb段圆弧所受的安培力,F=B•I•L,L是指导线首尾相连的直线的长度,故acb段受的安培力为F=B•
I•2R=BIR,由左手定则知方向向下;
同理可得adb段圆弧受的安培力大小为BIR,方向向下,
金属圆环受到的安培力为两段圆弧的合力,
故金属圆环受到的安培力为:2BIR;
故选:D.
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