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

如图所示，两条平行的金属导轨MP、NQ间距为L=0.4m，与水平面夹角为θ=37°，设导轨足够长且处在与导轨平面垂直的匀强磁场中，导轨上端相连的电源电动势E=3V，内阻r=0.5Ω，水平放置的导体棒ab质量m=0.04kg．电阻R=2Ω，两端始终与导轨接触良好，且能沿导轨无摩擦滑动，电路中其它电阻不计．当单刀双掷开关S与1接触时，导体棒刚好保持静止状态．

（已知sin37°=0.6，cos37°=0.8）

（1）导体棒受到的安培力大小；

（2）磁场磁感应强度的大小和方向；

（3）当开关S与2接通后，导体棒ab从静止释放，则导体棒下滑的最大速度是多少．

正确答案

解析

解：（1）导体静止根据共点力平衡得：F=mgsin37°=0.24N

（2）回路中的电流为I=

导体受到的安培力为F=BIL

B=

方向垂直于斜面向下

（3）当安培力等于重力沿斜面的分力时，速度最大

则

BI′L=mgsin37°

解得v=7.5m/s

答：（1）导体棒受到的安培力大小为0.24N；

（2）磁场磁感应强度的大小为0.5T，方向垂直于斜面向下；

（3）当开关S与2接通后，导体棒ab从静止释放，则导体棒下滑的最大速度是7.5m/s

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题型：填空题

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填空题

（2015秋•洛阳校级月考）如图所示，在与水平方向成60°角的光滑金属导轨间连一电源，在相距1m的平行导轨上放一重为3N的金属棒ab，棒上通以3A的电流，磁场方向竖直向上，这时棒恰好静止，则：匀强磁场的磁感应强度B为______，ab棒对导轨的压力为______．

正确答案

T

6N

解析

解：棒静止时，受力如图：

则有：F=Gtan60°

即BIL=Gtan60°

解得：B===T．

ab棒对导轨的压力与FN大小相等．

FN===6N

故答案为：T，6N．

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题型：单选题

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单选题

如图所示，光滑平行金属导轨PQ、NM相距L，与水平面成θ角，处于垂直于导轨平面的匀强磁场中，QM间连一电源；质量为m的金属导体棒ab垂直导轨放置，当ab中的电流为I时，恰好处于静止状态．则磁感应强度的方向和大小为（　　）

A垂直于导轨平面向上，B=

B垂直于导轨平面向上，B=

C垂直于导轨平面向下，B=

D垂直于导轨平面向下，B=

正确答案

A

解析

解：根据平衡条件，安培力F=mgsinθ，方向平行于斜面向上，

由左手定则知磁场方向垂直于导轨平面向上，

结合安培力公式：BIL=mgsinθ

得：B=

故选：A．

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题型：单选题

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单选题

通电直导线I与通电闭合线框abcd在同一平面内，如图所示．不计重力，若直导线固定，那么闭合线框将（　　）

A在纸面内向上运动

B在纸面内向下运动

C在纸面内远离导线

D在纸面内靠近导线

正确答案

C

解析

解：由右手螺旋定则判断出直导线的磁场，导线框在直导线右边，所处的磁场方向垂直纸面向里．

由左手定则判断导线框四边的受力情况，上下两边大小相等，方向相反，左右两边方向也相反，但由于导线周围磁感应强度的大小与它到导线的距离成反比，导线框左边受力比右边受力大，合力向右，所以导线框向右运动远离通电长直导线．故C正确，ABD错误．

故选：C．

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题型：多选题

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多选题

小明在研究性学习中设计了一种可测量磁感应强度的实验，其装置如图所示．在该实验中，磁铁固定在水平放置的电子测力计上，此时电子测力计的读数为G1，磁铁两极之间的磁场可视为水平匀强磁场，其余区域磁场不计．直铜条AB的两端通过导线与一电阻连接成闭合回路，总阻值为R．若让铜条水平且垂直于磁场，以恒定的速率v在磁场中竖直向下运动，这时电子测力计的读数为G2，铜条在磁场中的长度为L．根据本次实验情况以下说法正确的是（　　）

A当铜条AB向下运动时，铜条中电流由B端流向A端，它的安培力的方向竖直向下

B两次电子测力计的读数大小关系是G2＞G1

C铜条匀速运动时所受安培力的大小为G2-G1

D磁感应强度大小B=

正确答案

B,C,D

解析

解：A、根据左手定则可知，受到的安培力竖直向上，故A错误；

B、根据棒向下运动，切割磁感线，产生感应电流，由右手定则可得感应电流方向为B到A，再由左手定则可得，安培力方向竖直向上；因此当棒不动时，棒不受安培力作用，所以G2＞G1，故B正确；

C、由于铜条匀速运动，则有安培力等于重力，即有：安培力F=G2-G1，故C正确；

D、根据法拉第电磁感应定律与闭合电路欧姆定律可求出电流大小为I=，

而由B=从而可得出，磁感应强度大小，故D正确；

故选：BCD

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题型：简答题

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简答题

在倾角为α的光滑斜面上，置一通有电流I，长l质量为m的导体棒，如图所示，试问：

（1）欲使棒静止在斜面上，外加匀强磁场的磁感应强度B的最小值和方向．

（2）欲使棒静止在斜面上且对斜面无压力，外加匀强磁场的磁感应强度B的大小和方向．

（3）分析棒有可能静止在斜面上且要求B垂直l，应加外磁场的方向范围．

正确答案

解析

解：（1）当安培力F平行于斜面向上时B最小，即：BIL=mgsinα

得：B=

据左手定则可知：B的方向垂直于斜面向上

（2）有平衡条件可知：

mg=BIL

B=

据左手定则可知：方向水平向左．

（3）为讨论方便，如图所示，欲使棒有可能平衡，安培力的方向需限定在图F1和F2之间，据图看出，F的方向应包括F2的方向，但不包括F1的方向，据左手定则：B与x轴的夹角θ满足α＜θ≤π．

答：（1）欲使棒静止在斜面上，外加匀强磁场的磁感应强度B的最小值和方向垂直与斜面向上．

（2）欲使棒静止在斜面上且对斜面无压力，外加匀强磁场的磁感应强度B的大小，方向水平向左．

（3）分析棒有可能静止在斜面上且要求B垂直l，应加外磁场的方向范围足：α＜θ≤π．

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题型：单选题

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单选题

如图所示，一个光滑的木杆竖直固定在水平桌面上，其上套有质量相等的三个相同的磁环X、Y、Z，均处于静止状态，其中磁环X放在桌面上，磁环的上下表面的极性已标出．磁环X、Y之间的距离为d1，磁环Y、Z之间的距离为d2．已知磁环之间的磁场力与它们间距的四次方成反比（不相邻的磁环之间磁场力可以不计）．则关于d1和d2之间的大小关系，下列正确的是（　　）

Ad1=d2

Bd2=2d1

Cd2=d1

Dd1=d2

正确答案

C

解析

解：已知磁环之间的磁场力与它们间距的四次方，设比例系数为k，对于Z环受力平衡有：

①

对于Y环有：

②

联立①②解得，故ABD错误，C正确．

故选C．

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题型：填空题

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填空题

在磁感应强度为0.4T的匀强磁场中，放置一根与磁场方向垂直的长度为5.0m的通电直导线，导线中电流为0.5A，则该导线所受安培力大小为______N．

正确答案

1

解析

解：长度为5m的通电直导线，垂直放置于匀强磁场的磁感应强度为0.4T，通入电流为0.5A，则由公式可得安培力的大小为F=BIL=0.4×0.5×5N=1N

故答案为：1

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题型：简答题

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简答题

如图所示，在磁感应强度B=1.0T，方向竖直向下的匀强磁场中，有一个与水平面成θ=37°的导电滑轨，滑轨上放置一个可自由移动的金属杆ab，ab杆水平放置．已知接在滑轨中的电源电动势E=12V，内阻不计．导轨间距L=0.5m，质量m=0.2kg，杆与滑轨间的动摩擦因数μ=0.1，滑轨与ab杆的电阻忽略不计．求：要使ab杆在滑轨上保持静止，滑动变阻器R的阻值在什么范围内变化？（g取10m/s2，sin37°=0.6）

正确答案

解析

解：分析画出ab杆在恰好不下滑和恰好不上滑这两种情况下的受力分析，如图所示．

当ab杆恰好不下滑时，如图甲所示．

由平衡条件得沿斜面方向：

mgsinθ=μFN1+F安1cosθ，①

垂直斜面方向：

FN1=mgcosθ+F安1sinθ，②

而F安1= ③

由①②③式，得R1=5Ω

当ab杆恰好不上滑时，如图乙所示．由平衡条件得

沿斜面方向：

mgsinθ+μFN2=F安2cosθ，④

垂直斜面方向：

=mgcosθ+F安2sinθ

而F安2=

由④⑤⑥式，解得：R2=3Ω

所以，要使ab杆保持静止，R的取值范围是3Ω≤R≤5Ω

答：滑动变阻器R的阻值在3Ω≤R≤5Ω范围内变化．

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题型：填空题

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填空题

将长0.5m通过4A电流的通电导线放在匀强磁场中，当导线和磁场方向垂直时，通电导线所受磁场力为0.3N，则匀强磁场的磁疗感应强度B大小为______T，若将通电导线中的电流减为2A，则这时匀强磁场的B为______T，导线受安培力为______N．

正确答案

0.15

解析

解：根据F=BIL得，匀强磁场的磁感应强度为：

B===0.15T

当电流减小时，磁感应强度不变，仍为：

B=0.15T

则导线所受的安培力为：

F=BI′L=0.15×2×0.5N=0.15N

故答案为：0.15，0.15，0.15．

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