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

把一根长为L=20cm的直导线垂直磁感线方向放入如图所示的匀强磁场中．

（1）当导线中通以I1=2A的电流时，导线受到的安培力大小为F1=2.0×10-7N，试求该磁场的磁感应强度的大小B．

（2）若该导线中通以I2=3A的电流，试求此时导线所受安培力大小F2，并判断安培力的方向．

正确答案

解析

解：（1）根据F=BIL得

=5×10-7T

（2）当导线中电流变化时，导线所在处的磁场不变，

则 F=BIL=3.0×10-7N

方向：根据左手定则，导线所受安培力方向垂直于导线向上

答：（1）磁感应强度的大小为5×10-7T．

（2）安培力的大小为3×10-7N，方向垂直于导线向上．

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题型：多选题

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多选题

如图所示，在水平桌面上放置的足够长的平行金属导轨间串联了一个电容为C、充电后电荷量为Q0的电容器，两导轨间的距离为L；现将一质量为m的裸导体棒ab放在导轨上，方向与导轨垂直，整个装置处在竖直方向的匀强磁场中，磁感应强度为B；当闭合开关S后，导体棒ab将向右运动．若导体棒与导轨接触良好，忽略一切摩擦，则关于磁场方向以及闭合开关S后发生的现象，下列说法正确的是（

A磁场方向竖直向下

B电容器的电荷量将逐渐减少，直到不带电

C导体棒ab先做匀加速运动，然后做匀减速运动，直到静止不动

D导体棒ab先做变加速运动，然后做匀速运动，最终速度大小为

正确答案

A,D

解析

解：A、开关闭合后，电容器将形成由a到b的放电电流，导体棒ab向右运动，所受的安培力方向向右．根据左手定则判断可知磁场方向竖直向下，故A错误；

B、C、在导体棒向右运动的过程中，由于切割磁感线也将产生电动势，该电动势方向和电容器电压相反，故电路中电流是变化的，当导体棒的感应电动势和电容器电压相等时，电路中电流为零，导体棒ab不再受安培力作用，而做匀速运动，故导体棒ab先做加速度逐渐减小的加速运动，最后匀速运动；由于最终导体棒做匀速运动，电容器的电压等于此时棒产生的感应电动势，所以电容器的电荷量先逐渐减少，后不变，但不为零．故B错误，C错误；

D、当导体棒两端的电压与电容两端的电压相等时，导体棒做匀速运动，此时有：

BLv=；

根据动量定理得：

BL•t=mv=BqL

q=Q0-Q=t

联立三式解得：v=；

故D正确；

故选：AD．

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题型：简答题

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简答题

如图所示，水平放置的两平行金属导轨间距L=0.5m，所接电源的电动势E=1.5V，内阻r=0.2Ω，金属棒的电阻R=2.8Ω，与平行导轨垂直，其余电阻不计，金属棒处于磁感应强度B=2.0T、方向与水平方向成60°角的匀强磁场中．在接通电路后金属棒还是静止，则

（1）金属棒受到的安培力的大小和方向如何？

（2）若棒的质量m=5×10-2 kg，此时导轨对它的支持力是多少？

正确答案

解析

解：（1）由闭合电路欧姆定律有：

I==A=0.5 A．

金属棒受到的安培力的大小 F=BIL=2.0×0.5×0.5 N=0.5 N．

由左手定则可知其方向与导轨平面成30°角斜向左上方．

（2）设金属棒所受支持力为FN，金属棒受力如图所示．

由竖直方向受力平衡知：FN+Fcos60°-mg=0．

解得：FN=0.25 N．

答：

（1）金属棒受到的安培力的大小0.5 N，方向与导轨平面成30°角斜向左上方．

（2）此时导轨对它的支持力是0.25 N．

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题型：简答题

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简答题

如图所示，在倾角θ=30°的斜面上，放置两根宽L=0.5m的光滑平行导轨，将电源、电阻R用导线连接在导轨上，在导轨上横放一根质量m=0.2kg的金属棒ab，电源电动势E=12v，内阻r=1Ω．磁场方向竖直向上，磁感应强度B=T，金属棒ab在轨道上保持静止．求电阻R的大小．（g取10m/m3，其他电阻不计）

正确答案

解析

解：金属棒静止在导轨上，受到重力G、导轨的支持力N和安培力F，由左手定则可知安培力方向水平向右，由平衡条件得：

F=mgtan30°

又 F=BId

E=I（R+r）

联立解得：R=8Ω；

答：电阻R的大小为8Ω．

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题型：单选题

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单选题

直导线ab长为L，水平放置在匀强磁场中，磁场方向如图，磁感应强度为B，导线中通有恒定电流，电流为I，则（　　）

A若电流方向由b向a，则安培力方向竖直向上

B导线在纸面内转动，所受安培力大小为BIL不变

C若使导线在纸面内转过α角，则安培力大小变成BILcosα

D若使导线在垂直纸面的平面内转过α角，则安培力大小变为BILsinα

正确答案

B

解析

解：A、若电流方向由b向a，磁场垂直直面向里，由左手定则可知，安培力方向竖直向下，故A错误；

B、导线在纸面内转动，磁场始终垂直于导线，故所受安培力大小不变，故B正确，C错误；

D、若使导线在垂直纸面的平面内转过α角，则安培力大小变为BILcosα，故D错误；

故选：B

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题型：单选题

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单选题

如图所示，三根通电长直导线P、Q、R互相平行，垂直纸面放置，其间距均为L，电流均为I，方向垂直纸面向里．已知电流为I的长直导线产生的磁场中，距导线r处的磁感应强度B=kI/r，其中k为常量．某时刻有一电荷量为q的带正电粒子经过原点O，速度大小为v，方向沿y轴正方向，该粒子此时所受磁场力为（　　）

A方向垂直纸面向外，大小为

B方向指向x轴正方向，大小为

C方向垂直纸面向外，大小为

D方向指向x轴正方向，大小为

正确答案

A

解析

解：由安培定则可知，通电指导线P在O点的磁场的方向竖直向下，Q在O处产生的磁场方向竖直向上，由于O到P与Q的距离相等，所以P与Q在O点的磁场的磁感应强度大小相等．而方向相反．R在O点产生的磁场的方向沿X轴负方向，大小为：；

由左手定则可知，带正电粒子经过原点O，速度大小为v，方向沿y轴正方向，受到的安培力的方向垂直于x轴向外，大小为：f=qvB=．选项BCD错误，A正确．

故选：A

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题型：填空题

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填空题

一个通有2A恒定电流的直导线长度为0.2m，垂直于匀强磁场方向放置于磁场中，磁感应强度为0.5T，则导线受磁场力为______N．

正确答案

0.2

解析

解：长度为0.2m的通电直导线，垂直放置于匀强磁场的磁感应强度为0.5T，，通入电流为2A，

则由公式可得安培力的大小为F=BIL=0.5×2×0.2N=0.2N

故答案为：0.2

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题型：简答题

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简答题

在磁场中某一位置放入一通电导线，导线与磁场垂直，导线长1cm，电流为5A，所受磁场力为5×10-2N．求：

（1）这点的磁感应强度是多少？

（2）让导线与磁场平行，这点的磁感应强度多大？通电导线受到的磁场力多大？

正确答案

解析

解：（1）根据感应强度的定义式有：

故这点的磁感应强度是1T．

（2）该点的磁感应强度由磁场本身决定，与导线的放置方向以及电流大小和导线的长度等无关，故让导线与磁场平行，这点的磁感应强度为1T；

公式F=BIL适用条件为导线与磁场垂直，当导线与磁场平行时，通电导线受到的磁场力为零．

故让导线与磁场平行，这点的磁感应强度为1T，通电导线受到的磁场力为零．

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题型：简答题

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简答题

如图为“电流天平”示意图，它可用于测定磁感应强度B．在天平的右端挂有一个用一根较粗导线制成的矩形线框，底边cd长l=20cm，放在待测匀强磁场中，使线圈平面与磁场垂直．设磁场方向垂直于纸面向里，当线框中通入电流I=500mA时，两盘均不放砝码，天平平衡．若保持电流大小不变，使电流方向反向，则要在天平左盘加质量m=8.2g砝码天平才能平衡．则：

（1）cd边的电流在方向反向之后的方向为______（填“向左”或“向右”）

（2）计算磁感应强度大小的表达式为B=______；磁感应强度B的大小为______ T．（结果保留两位有效数字）

正确答案

解析

解：（1）电流反向后要在天平左盘加质量m=8.2g砝码天平才能平衡，故开始时cd边安培力的方向竖直向上，电流反向后安培力向下，根据左手定则，cd边的电流在方向反向之后的方向向左；

（2）开始时cd边所受的安培力方向竖直向上，电流反向后，安培力的方向变为竖直向下．相当于右边了两个安培力的重量．即mg=2FA．

故：mg=2BIL

解得：

B===0.41T

故答案为：

（1）向左；

（2），0.41 T．

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题型：简答题

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简答题

如图所示，位于水平面内的金属导轨框架与金属棒L组成一个闭合电路，磁场方向与导轨平面垂直向上，磁感应强度的大小为0.5T，匀强磁场分布在导轨平面内．导轨间距0.2米，恒压电源电动势为3伏，金属棒的电阻为1欧，求：

（1）电路中的电流．

（2）导体棒受到的磁场力的大小和方向．

正确答案

解析

解：（1）由闭合电路欧姆定律得

电路中的电流为 I==A=3A

（2）安培力的大小为 F=BIL=0.5×3×0.2=0.3N

由左手定则可知，水平向左方向；

答：（1）通过金属棒的电流是多3A；（2）金属棒受到的安培力的大小为0.3N，方向水平向左．

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正确答案

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