- 磁场对通电导线的作用
- 共6047题
电磁炮是一种理想的兵器,它的主要原理如图所示.1982年澳大利亚制成了能把2.2kg的弹体(包括金属杆EF的质量)加速到10km/s的电磁炮(常规炮弹的速度约为2km/s).若轨道宽为2m,长100m,通过的电流为10A,则轨道间所加匀强磁场的磁感强度为多大?磁场力的最大功率为多大?(轨道摩擦不计)
正确答案
解析
解:
(1)由运动学2ax=v2-v02可得弹体的加速度为:
;
安培力为F=BIL,进而由牛顿第二定律可得:
BIL=ma
解得:B=;
(3)速度最大时磁场力的功率最大:Pm=Fv=BILv=5.5×104×10×2×10×103W=1.1×1010W.
答:
(1)轨道间所加匀强磁场的磁感应强度为55T;
(2)磁场力的最大功率为1.1×1010W.
如图所示,两金属杆AB和CD长均为L,电阻均为R,质量分别为3m和m.用两根质量和电阻均可忽略的不可伸长的柔软导线将它们连成闭合回路,并悬挂在水平、光滑、不导电的圆棒两侧.在金属杆AB下方有高度为H的匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向与回路平面垂直,此时,CD处于磁场中.现从静止开始释放金属杆AB,经过一段时间,AB即将进入磁场的上边界时,其加速度为零,此时金属杆CD尚未离开磁场,这一过程中杆AB产生的焦耳热为Q.则
(1)AB棒即将进入磁场的上边界时的速度v1多大?
(2)此过程中金属杆CD移动的距离h和通过导线截面的电量q分别是多少?
正确答案
解析
解:(1)AB棒达到磁场边界时,加速度为零,系统处于平衡状态,
对AB棒3mg=2T
对CD棒2T=mg+BIL
又
解得
(2)根据能量守恒得,
解得
通过导线截面的电量.
答:(1)AB棒即将进入磁场的上边界时的速度;
(2)此过程中金属杆CD移动的距离为;通过导线截面的电量为
.
如图所示的天平可用来测定磁感应强度.天平的右臂下面挂一个矩形线圈,宽为L,共n匝.线圈的下部悬在匀强磁场中,磁场方向垂直纸面.当线圈中通有电流I(方向如图)时,在天平左右两边加上质量各为m1、m2的砝码,天平平衡;当电流反向(大小不变)时,右边再加上质量为m的砝码后,天平重新平衡.由此可知( )
正确答案
解析
解:A、当B的方向垂直纸面向外,开始线圈所受安培力的方向向上,电流方向相反,则安培力方向反向,变为竖直向下,相当于右边多了两倍的安培力大小,所以需要在左边加砝码,故A错误,
B、当B的方向垂直纸面向外,开始线圈所受安培力的方向向上,电流方向相反,则安培力方向反向,变为竖直向下,相当于右边多了两倍的安培力大小,所以需要在左边加砝码,故B错误,
C、当B的方向垂直纸面向里,开始线圈所受安培力的方向向下,电流方向相反,设N匝线圈的质量为m3,则有(m1-m2-m3)g=NBIL,所以B=.故C错误.
D、当B的方向垂直纸面向里,开始线圈所受安培力的方向向下,电流方向相反,则安培力方向反向,变为竖直向上,相当于右边少了两倍的安培力大小,所以需要在右边加砝码.则有mg=2NBIL,所以B=.故D正确.
故选D
如图所示,在倾角为α的光滑斜面上,垂直纸面放置一根长为L、质量为m的之导体棒,在导体棒中的电流I垂直纸面向里时,欲使导体棒静止在斜面上,下列外加匀强磁场的磁感应强度B的方向正确的是( )
正确答案
解析
解:A、磁场方向垂直斜面向下,受到重力,支持力,沿斜面向下的安培力,故不能处于静止状态,故AC错误;
B、磁场方向垂直斜面向下,受到重力,支持力,沿斜面向上的安培力,根据共点力平衡可知mgsinα=BIL,故B=,故B正确,D错误;
故选:B
(2015秋•天津校级期末)如图所示,A为一水平旋转的橡胶盘,带有大量均匀分布的负电荷,在圆盘正上方水平放置一通电直导线,当圆盘高速绕中心轴OO′转动时,(电流方向和转动方向如图所示).通电直导线所受磁场力的方向是( )
正确答案
解析
解:带电圆盘如图转动时,形成逆时针方向的电流,根据右手螺旋定则可知,在圆盘上方形成的磁场方向竖直向上,根据左手定则,伸开左手,让四指和电流方向一致,磁感线穿过手心,则大拇指指向纸面内侧,因此安培力的方向水平向里,故ABD错误,C正确.
故选C.
一种电流表的原理图如图所示,用两根完全相同的绝缘轻弹簧将长度L=0.25m的细金属棒MN悬挂起来,两根弹簧的劲度系数均为k=2.0N/m,金属棒MN水平,两弹簧平行且竖直.已知矩形区域abcd内存在匀强磁场,磁感应强度大小B=0.20T,方向垂直纸面向外,且ab长度为0.20m、bc长度为0.05m,与MN的右端N连接的绝缘轻指针可指示标尺上的读数.当金属棒MN中没有电流通过且处于平衡状态时,MN与矩形区域的cd边重合且指针指在标尺上的零刻度线处;当金属棒MN中有电流通过时,指针示数可表示金属棒MN中的电流强度,则关于这个电流表以下说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、为使电流表正常工作,作用于通有电流的金属棒MN的安培力必须向下.跟左手定则可知金属棒中电流从M端流向N端.故A正确,B错误;
C、在cd位置时,重力和弹力平衡,电流越大,MN受到的安培力越大,向下的位移越大,电流最大时,MN与ab重合,MN位移为x,由受力平衡可得:
BILab=kx
解得:
故CD错误
故选:A
如图所示,一根长为L的铝棒用两个劲度系数均为k的弹簧水平地悬挂在匀强磁场中,磁感应强度为B,方向垂直纸面向里,当铝棒中通过的电流I方向从左到右时,弹簧的长度变化了△x,则下面说法正确的是( )
正确答案
解析
解:设棒的重力为mg,原来的形变量为x,
铝棒放入磁场后,没有通电流时,由平衡关系可得:mg=2kx
铝棒通有电流时,由左手定则可知,安培力向上;故形变量减小了△x;
由平衡关系可得:BIL+2k(x-△x)=mg
联立解得:B=
故选:A.
如图所示,空间中存在着磁感应强度大小为0.5T,方向沿纸面向上且范围足够大的匀强磁场,长为1m的直导线垂直磁场放置.若通过导线的电流为1A,方向垂直纸面向里,则通电直导线所受安培力大小为______N,方向______(填“向左”或“向右”);若只改变导线中的电流方向而其它条件不变,则直导线所受安培力方向与原来的安培力方向______(填“相同”或“相反”).
正确答案
0.5
向右
相反
解析
解:导线与磁场垂直,故导线受到的安培力为:
F=BIL=1×0.1×20×10-2N=0.02N.
由左手定则可知导线受到的安培力向右
当电流反向后,根据左手定则可知,受到的安培力方向相反
故答案为:0.5;向右;相反
如图,一段导线abcd位于磁感应强度大小为B的匀强磁场中,且与磁场方向(垂直于纸面向里)垂直.线段ab、bc和cd的长度均为L,且∠abc=∠bcd=135°.流经导线的电流为I,方向如图中箭头所示.导线段abcd所受到的磁场的作用力的合力( )
正确答案
解析
解:该导线可以用a和d之间的直导线长为L来等效代替,根据F=BIL,可知大小为
,方向根据左手定则判断,向上;
故选A.
金属棒MN两端用细软导线连接后,悬挂于a、b两点,且使其水平,棒的中部处于水平方向的匀强磁场中,磁场的方向垂直于金属棒,如图所示.当棒中通有从M流向N的恒定电流时,悬线对棒有拉力.为了减小悬线的拉力,可采用的办法有( )
正确答案
解析
解:棒的中部处于方向垂直纸面向里的匀强磁场中,棒中通有电流,方向从M流向N,根据左手定则可得,安培力的方向竖直向上,由于此时悬线上有拉力,为了使拉力等于零,则安培力必须增加.所以适当增加电流强度,或增大磁场,故A正确,BCD错误;
故选:A
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