- 磁场对通电导线的作用
- 共6047题
如图所示,电源电动势E=2.4V,内阻r=0.4Ω,电阻R2=0.2Ω,CD、EF为竖直平面内两条平行导轨,处在水平匀强磁场中,其电阻忽略不计,ab为金属棒,m=5g,L=25cm,电阻R1=0.2Ω,ab可在光滑轨道上自由滑动且与轨道接触良好,滑动时保持水平,g取10m/s2.求:
(1)S断开时,ab保持静止时B的大小?
(2)S接通瞬间,金属棒的加速度多大?
正确答案
解析
解:(1)回路中电流为I=
ab棒静止,则mg=BIL
B=
(2)S接通时流过ab棒的电流为
R=
I2=
ab棒受到的安培力为
F′=BI2L=0.05×2.4×0.25N=3×10-2N
产生的加速度为
方向竖直向下.
答:(1)S断开时,ab保持静止时B的大小为0.05T;
(2)S接通瞬间,金属棒的加速度多大为4m/s2.
在水平面内有一固定的U形金属框架,框架上放置一根重金属杆ab,金属杆与框接触电阻不计,整个装置放在竖直方向的磁场中,如图所示,则下列判断正确的是( )
正确答案
解析
解:A、ab杆向左移动,面积减小,说明磁场正在增强,方向可以向上,也可以向下,故A错误;
B、给杆一个初速度,磁通量变化,产生感应电流,受到安培力,安培力方向与运动方向相反,故一定是减速运动,故B错误;
C、根据楞次定律可知,无论磁场方向如何,只要磁场减弱,ab杆都有向右移动的可能,故C正确;
D、当磁场变化时,回路中的磁通量发生变化,由楞次定律知ab杆中一定有电流产生,受安培力,由于摩擦力的存在,杆不一定移动,故D正确;
故选:CD.
在“探究影响通电导线受力的因素”的实验中,我们需要分别控制一个因素,这种方法我们称之为______(填“控制变量法”或“类比法”)
正确答案
控制变量法
解析
解:影响通电导线在磁场中受力的因素有很多,磁感应强度、电流的大小、导线与磁场的夹角都会影响导线受力的大小,在研究某一个量对受力的影响的时候,要先保持其他的量不变,这是采用的控制变量法.
故答案为:控制变量法.
如图所示,水平放置的两根平行金属导轨的间距为1m,导体棒质量为1kg,长也为1m,垂直于轨道搁在轨道上,电源供给50A的恒定电流,导体棒与导轨间的动摩擦因数为0.6,有一个垂直方向的匀强磁场,为使导体棒向右做匀速运动,则匀强磁场的方向应为______,磁感应强度的大小应为______T.
正确答案
水平向右
0.12
解析
解:(1)电流的方向有b到a,磁场力与摩擦力大小相等,方向相反,根据左手定则可知,磁场方向水平向右;
(2)导体棒向右做匀速运动,则μmg=BIL,
得B==
=0.12T.
答:(1)该匀强磁场的方向为水平向右;
(2)该匀强磁场的磁感应强度大小为0.12T.
如图所示,光滑的金属轨道分为水平段和圆弧段两部分,O点为圆弧的圆心,N为轨道交点.两轨道之间宽度为0.5m,匀强磁场方向竖直向上,大小为0.5T.质量为0.05kg的金属细杆置于轨道上的M点.当在金属细杆内通以电流强度为2A的恒定电流时,其可以沿轨道由静止开始向右运动.已知MN=OP=1.0m,金属杆始终垂直轨道,OP沿水平方向,则( )
正确答案
解析
解:
A、根据牛顿第二定律得:金属细杆开始运动时的加速度大小为 a==
m/s2=10m/s2;故A错误.
B、金属细杆运动到P点时的向心加速度大小为 a==20m/s2.故B错误.
C、设金属细杆运动到P点时的速度大小为v.
从M到P过程,由动能定理得:
-mgR+BIL(MN+OP)=
则得:v=m/s=2
m/s;故C错误.
D、在P点,设每一条轨道对细杆的作用力大小为N,由牛顿第二定律得:2N-BIL=ma
代入数据解得:N=N=0.75N
由牛顿第三定律得细杆在P点对每一条轨道的作用力大小为N′=N=0.75N.故D正确.
故选:D.
质量为m的一段直导线弯成N形后放到光滑水平面上,具体尺寸如图所示,磁感受应强度为B的匀强磁场竖直向下穿过N形导线平面,当N形导线通入电流I的瞬间,导线的加速度大小为______.
正确答案
解析
解:F=BIL中L为有效长度,即首尾相连的线段长度l
所以安培力F=BIl
则加速度a=
故答案为:.
如图所示,在同一水平面内的两滑导轨相互平行,相距为2m,并处在竖直向上的匀强磁场中,一根质量为3.6kg的金属棒放在导轨上,当金属棒中的电流增加到8A时,金属棒获得2m/s2的加速度,求磁场的磁感应强度为______ T.
正确答案
0.45
解析
解:金属棒受重力、支持力和安培力而平衡,根据牛顿第二定律,有:BIL=ma
解得:B==
=0.45T
故答案为:0.45.
下列图中磁场的方向与力的方向正确的是( )
正确答案
解析
解:根据左手手定则可知,
A、A中所受安培力水平向左,故A错误;
B、B中所受安培力水平向左,故B错误;
C、C中所受安培力竖直向上,故C正确;
D、D中所受安培力垂直导线斜向上,故D正确;
故选:CD
如图,Ⅰ和Ⅱ是一对异名磁极,a、b为放在其间的金属棒.ab和cd用导线连成一个闭合回路.当ab棒向左运动时,cd导线受到向下的磁场力.由此可知Ⅰ是______极,Ⅱ是______a,b两点的电动势φa______φb( 填空“>”、“<”或“=”)
正确答案
S
N
>
解析
解:由左手定则可知,cd棒中电流方向是:由c指向d,
由右手定则可知,ab棒所处位置磁场方向:竖直向上,
则Ⅰ是S极,Ⅱ是N极;
ab棒中电流由b指向a,则a点电势高,b点电势低,即φa>φb;
故答案为:S,N,>.
在原子反应堆中抽动液态金属时,由于不允许转动机械部分和液态金属接触,常使用一种电磁泵.如图为电磁泵结构示意图,图中A是导管的一段,垂直于匀强磁场放置,导管内充满液态金属.当电流I垂直于导管和磁场方向穿过液态金属时,液态金属即被驱动,并保持匀速运动,若导管内截面宽为a,高为b,磁场区域中的液体通过的电流为I,磁感应强度为B.求:
(1)电流I的方向;
(2)驱动力对液体造成的压强差.
正确答案
解析
解:(1)安培力向内,磁场方向向右,根据左手定则,电流向上;
(2)安培力:F=BIb
故压强差值为:=
答:(1)电流I的方向是向上;
(2)驱动力对液体造成的压强差为.
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