- 磁场对通电导线的作用
- 共6047题
下列关于通电直导线在匀强磁场中受安培力的说法,正确的有( )
正确答案
解析
解:A、安培力的大小除了跟磁场的强弱和电流大小有关,还跟导线在磁场中的长度以及导线与磁场的夹角有关.故A错.
B、若导线平行于匀强磁场的方向放置,则导线不受磁场力.故B错
C、根据左手定则可知,安培力必定与磁场方向垂直,也必定与电流方向垂直,但磁场方向可与电流方向不垂直,可成任意角.故C错.
D、引用公式F=BIL时,注意要求磁场与电流垂直,若不垂直应当将导线沿磁场与垂直于磁场分解,因此垂直时安培力最大,最大为F=BIL,所以某段导线在磁场中取某一方向时受到的磁场力最大,此时导线必与磁场方向垂直.故D正确.
故选D.
如图所示,一段通电的直导线平行于磁场方向放入匀强磁场中,导线中的电流方向由左向右.将导线从图示位置在纸面内转过90°,在此过程中导线所受安培力的大小( )
正确答案
解析
解:设电流与磁场的夹角为θ,导体棒受的安培力为:F=BILsinθ,其中θ从0增大到90°,sinθ由0增加到1,故可知安培力由零逐渐增大,故B正确,ACD错误.
故选:B.
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
(1)匀强磁场的磁感应强度B大小为多大;
(2)若将通电导线中的电流减为2A,则这时匀强磁场的B为多大,导线受安培力多大?
正确答案
解析
解:(1)当导线和磁场方向垂直时,由F=BIL得:
(2)当B=0.15T有:
F=BIL=0.15×2×0.5N=0.15N
答:(1)匀强磁场的磁感应强度B大小为0.15T
(2)若将通电导线中的电流减为2A,则这时匀强磁场的B为多大,导线受安培力为0.15N
如图所示,质量为m、长为L、通有电流为I的导体棒ab静止在水平导轨上,匀强磁场磁感应强度为B,其方向与导轨平面成α角斜向上且和棒ab垂直,ab处于静止状态,求
(1)画出导体棒的平面受力图
(2)导体棒ab受到的摩擦力大小
(3)导体棒ab受到的支持力大小
(4)假设平面光滑,则通电瞬间,导体棒ab的瞬时加速度大小为多少.
正确答案
解析
解:(1)ab棒受力如图所示
(2)因为棒ab处于静止状态,由水平方向受力平衡可得:
f=F安sin α=BILsin α,
(3)设支持力为FN,根据竖直方向上受力平衡得
F安cosα+FN=mg
则FN=mg-BILcosα
(4)当水平面光滑时,受力分析如图所示,有水平方向可知,导体受到的合力为
F合=F安sinα=BILsinα
则通电瞬间,导体棒ab的加速度为:
a==
答:(1)画出导体棒的平面受力图如图;
(2)导体棒ab受到的摩擦力大小为BILsinα;
(3)导体棒ab受到的支持力大小为mg-BILcosα;
(4)假设平面光滑,则通电瞬间,导体棒ab的瞬时加速度大小为.
如图所示,质量为m、长为L的直导线用两绝缘细线悬挂于O、O′,并处于匀强磁场中.导线中通以沿x轴正方向的恒定电流I,悬线与竖直方向的夹角为θ,且导线保持静止,则磁感应强度的最小值和方向为( )
正确答案
解析
解:A、磁感应强度方向为z正方向,根据左手定则,直导线所受安培力方向沿y正方向,由平衡条件得:BILcosθ=mgsinθ,解得:B=tanθ,故A正确;
B、当磁场沿y负方向时,由左手定则可知,导线受到的安培力竖直向上,当BIL=mg,B=导线静止,与竖直方向夹角θ=0°,不符合题意,故B错误;
C、当磁场沿x负方向时,磁场与电流平行,导线不受安培力,导线在重力与细线拉力作用下静止,磁感应强度可以为任何值,B=可以使导线静止,但与竖直方向夹角θ=0°,不符合题意,故C错误;
D、当沿悬线向上时,由左手定则可知,安培力垂直于导线斜向下方,由平衡条件得:BIL=mgsinθ,则B=sinθ,故D正确;
故选:AD
如图所示,一根通有电流I的直铜棒MN,用导线挂在磁感应强度为B的匀强磁场中,此时两根悬线处于紧张状态,下列哪些措施可使悬线中张力为零( )
正确答案
解析
解:棒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;
故选:AC
如图所示,用三条细线悬挂的水平圆形线圈共有n匝,线圈由粗细均匀、单位长度的质量为2.5×10-3kg的导线绕制而成,三条细线呈对称分布,稳定时线圈平面水平.在线圈正下方放有一个圆柱形条形磁铁,磁铁的中轴线OO′垂直于线圈平面且通过其圆心O,测得线圈的导线所在处磁感应强度大小为0.5T,方向与竖直线成30°角,要使三条细线上的张力为零,线圈中通过的电流至少为( )
正确答案
解析
解:设圆环的半径为r,则圆环的质量m环=2πr×2.5×10-3kg,
磁场的水平分量为Bsin30°,环受到的安培力为:F=Bsin30°×I×2πr,
由于环所受向上的安培力等于环的重力,
则2πr×2.5×10-3×10=Bsin30°×I×2πr,
解得:I=0.1A;
故选A
(2016春•新疆校级月考)如图所示,纸面内的金属圆环通有电流I,圆环的圆心为O,半径为R,P、Q为圆环上两点,且OP垂直与OQ,磁感应强度大小为B的匀强磁场垂直直面向里,则( )
正确答案
解析
解:A、圆环上的每一部分都受到安培力,但都背离圆心,根据对称性可知,合力为零,故A错误,B正确;
C、PQ的有效长度为L=,故受到的安培力为F=BIL=
,故C错误,D正确
故选:BD
如图所示,两根平行金属导轨固定在同一水平面内,间距为L,导轨左端连接一个电阻.一根质量为m、电阻为r的金属杆ab垂直放置在导轨上.在杆的右方距杆为d处有一个匀强磁场,磁场方向垂直于轨道平面向下,磁感应强度为B.对杆施加一个大小为F、方向平行于导轨的恒力,使杆从静止开始运动,已知杆到达磁场区域时速度为v,之后进入磁场恰好做匀速运动.不计导轨的电阻,假定导轨与杆之间存在恒定的阻力.求:
(1)导轨对杆ab的阻力大小f.
(2)杆ab进入磁场后产生的电流大小及其方向.
(3)导轨左端所接电阻的阻值R.
正确答案
解析
解:(1)杆进入磁场前做匀加速运动,有
F-f=ma----------①
v2=2ad----------②
解得导轨对杆的阻力
f=F-----------③
(2)杆进入磁场后做匀速运动,有
F=f+FB------------④
杆ab所受的安培力
FB=ILB----------⑤
解得杆ab中通过的电流
I=------------⑥
杆中的电流方向自a流向b--------⑦
(3)杆产生的感应电动势
E=Blv--------------⑧
杆中的感应电流
I=-------------⑨
解得导轨左端所接电阻阻值
R=-r---------⑩
答:(1)导轨对杆ab的阻力大小f为F-.
(2)杆ab进入磁场后产生的电流大小为,方向自a流向b.
(3)导轨左端所接电阻的阻值R为-r.
如图所示,O为圆心,
和
是半径分别为ON、OM的同心弧,在O处垂直纸面放置一载流直导线,电流方向垂直纸面向外,用一根导线围成回路KLMN.当回路中沿图示方向通过电流时则回路( )
正确答案
解析
解:根据题意可知,垂直纸面的导线,电流方向向外,根据右手螺旋定则可知,磁感线是以导线为圆心的一系列同圆心,再根据左手定则可知,KL边受到安培力向外,则将垂直纸面向外运动,MN边受到安培力向内,则将垂直纸面向里运动,故ABC错误;D正确;
故选:D
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