- 磁场对通电导线的作用
- 共6047题
(2015秋•黄山期末)如图所示,均匀绕制的螺线管水平放置,在其正中心的上方附近用绝缘绳水平吊起通电直导线A.A与螺线管垂直,A导线中的电流方向垂直纸面向里,开关S闭合后,A受到通电螺线管磁场的作用力的方向是( )
正确答案
解析
解:首先根据安培定则判断通电螺线管处的磁场的方向向右,所以在A处产生的磁场方向:水平向左.
根据左手定则判断可知:A受到通电螺线管磁场的作用力的方向:竖直向上.
故选:B.
如图所示为电流天平,可以用来测量匀强磁场的磁感应强度,它的右臂挂着矩形线圈,匝数为n,线圈的水平边长为L,处于匀强磁场内,匀强磁场的方向与线圈平面垂直.当线圈中通过电流I时,调节砝码使两臂达到平衡,然后使电流反向,大小不变,这时需要在左盘中增加质量为m的砝码,才能使两臂再达到新的平衡.
(1)若线圈串联一个电阻连接到电压为U的稳定电源上,已知线圈电阻为r,当线圈中通过电流I时,请用题给的物理量符号表示出电阻的大小.
(2)请用重力加速度g和n、m、L、I导出B的表达式.
正确答案
解析
解:(1)根据闭合电路的欧姆定律可得I(R+r)=U
解得
(2)解:(1)根据平衡条件:
有:mg=2nBIL,
得:B=.
答:(1)电阻大小为
(2)B的表达式为
如图所示,长为L的导体棒ab,用软导线悬挂在磁感应强度为B的、方向水平的匀强磁场中,若通以从a→b的电流,悬线中有拉力.为了增大悬线拉力,下列方法可以实现的是( )
正确答案
解析
解:如图所示,当给导线通以从a→b的电流时,悬线的张力为零,则安培力等于重力.要使悬线张力不为零,根据左手定则可得,安培力大小变小,或安培力反向增大.
A、磁场方向不变,增加磁感应强度,则安培力变大,故A错误;
B、电流方向不变,增加电流强度,则安培力变大,故B错误;
C、电流方向和磁场方向同时反向,则安培力不变,故C错误;
D、磁场方向反向,增加磁感应强度,则安培力反向,且大小变大.故D正确;
故选:D.
电磁炮是一种理想的兵器,它的主要原理如图所示,1982年,澳大利亚国立大学制成了能把2.2g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2m,长为100m,通以恒定电流10A,则
(1)轨道间所加匀强磁场的磁感应强度为多大?
(2)安培力的最大功率为多大?(不计轨道摩擦)
正确答案
解析
解:(1)由题设条件,炮弹水平方向受恒定磁场力作用,由动能定理有:
FB•S=mvm2-0
又安培力大小为 FB=BIL
即得:BILS=mvm2,
则得:B==
=55T
(2)由题知,当弹体被加速到最大速度时,磁场力有最大功率,则:
Pm=BIL•vm=55×10×2×104W=1.1×107W
答:(1)所加的匀强磁场磁感应强度是55T.
(2)发射炮弹过程中,磁场力的最大功率是1.1×107W.
通电导线长L=1cm,导线中通电流强度I=10A的电流,现将该导线垂直磁场方向放入匀强磁场,磁场的磁感应强度B=0.5T,问:
(1)该导线所受的磁场力F是多少?
(2)若导线中电流强度变为5A,磁感应强度B是多少?
正确答案
解析
解:(1)受到的安培力为
F=BIL=0.5×10×0.01N=0.05N
(2)磁感应强度只与磁场本身有关,若导线中的电流强度边为5A,则磁场的磁感应强度不变,仍然是0.5T
答:(1)该导线所受的磁场力F是005N
(2)若导线中电流强度变为5A,磁感应强度B仍然是0.5T.
如图所示,A、B、C是等边三角形的三个顶点,O是A、B连线的中点,以O为坐标原点,A、B边线为x轴,O、C连线为y轴,建立坐标系,过A、B、C、O四个点各有一条长直导线垂直穿过纸面,导线中通有大小相等、方向向里的电流.则过O点的通电直导线所受安培力的方向为( )
正确答案
解析
解:对O点的导线受力分析如图,
A与B对导线的力等大反向,相互抵消,可得过O点的通电直导线所受安培力的方向为沿y轴正方向;
故选:C.
质量为m、带电量为q的小球,从倾角为θ的光滑绝缘斜面上由静止下滑,整个斜面置于方向水平向外的匀强磁场中,其磁 感应强度为B,如图所示.若带电小球下滑后某时刻对斜面的作用力恰好为零,下面说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、小球向下运动,由磁场垂直纸面向外,又由于洛伦兹力垂直斜面向上,所以小球带正电.故A错误;
B、小球没有离开斜面之前,在重力,支持力、洛伦兹力作用下三个力的合力等于mgsinθ不变,故小球在斜面上匀加速直线运动,故B正确C错误;
D、则小球在斜面上下滑过程中,当小球受到的洛伦兹力等于重力垂直与斜面的分力相等时,小球对斜面压力为零.所以Bqv=mgcosθ,则速率为.故D正确;
故选:BD.
质量为m的通电细杆置于倾角为θ的导轨上,导轨的宽度为d,杆与导轨间的动摩擦因数为μ,有电流通过杆,杆恰好静止于导轨上.如图所示的A、B、C、D四个图中,杆与导轨间的摩擦力一定不为零的是( )
正确答案
解析
解:A、杆子受重力、支持力,水平向右的安培力,可知,杆子可能受摩擦力,也可能不受.故A错误.
B、若杆子受的重力与所受的竖直向上的安培力相等,杆子不受摩擦力.若重力大于安培力,则受重力、支持力,安培力、摩擦力.所以杆子可能受摩擦力,可能不受摩擦力.故B错误.
C、杆子受重力、竖直向下的安培力、支持力,若要处于平衡,一定受摩擦力.故C正确.
D、杆子受重力水平向左的安培力、支持力,若要处于平衡,一定受摩擦力.故D正确.
故选CD.
如图所示,蹄形磁体用悬线悬于O点,在磁体的正下方有一水平放置的长直导线,当导线通以由左向右的电流时,蹄形磁体的运动情况将是( )
正确答案
解析
解:假设磁体不动,导线运动,则有:根据右手螺旋定则可知,通电导线左边的磁场斜向下,而右边的磁场是斜向上,那么在导线两侧取两小段,根据左手定则可知,左边一小段所受的安培力方向垂直纸面向里,右侧一小段所受安培力的方向垂直纸面向外,从上往下看,知导线顺时针转动,当转动90度时,导线所受的安培力方向向上,所以导线的运动情况为,顺时针转动,同时上升.
如今导线不动,磁体运动,根据相对运动,则有磁体逆时针转动(从上向下看),即N极向纸外转动,S极向纸内转动.故C正确,ABD错误;
故选:C
在磁场中的同一位置放置一条直导线,导线的方向与磁场方向垂直.先后在导线中通入不同的电流,导线所受的力也不一样,图中几幅图象表现的是导线受的力F与通过的电流I的关系.a,b各代表一组F,I的数据.正确的是( )
正确答案
解析
解:在匀强磁场中,当电流方向与磁场垂直时所受安培力为:F=BIL,由于磁场强度B和导线长度L不变,因此F与I的关系图象为过原点的直线,故AF错误,B正确,C也正确.
故选:BC.
扫码查看完整答案与解析