- 磁场对通电导线的作用
- 共6047题
如图所示,质量为m、边长为L的等边三角形abc导线框悬挂于水平轻杆一端,离杆左端1/3处有固定转轴O,杆另一端通过细线连接地面.导线框处于磁感应强度为B的匀强磁场中,且与磁场垂直.当线圈中逆时针电流为I时,bc边所受安培力的大小及方向是______;接地细线对杆的拉力为______.
正确答案
解析
解:bc边所示安培力大小F=BIL,
由左手定则可知,安培力的方向竖直向上;
由于导线框闭合,所受安培力为零,
因此导线框对杠杆的拉力等于其重力mg,
由力矩平衡条件可得:mg×L=F×
L,
则细线对杆的拉力F=;
故答案为:大小:BIL,方向:竖直向上;.
物理老师为了培养学生的创造性,让学生设计一个实验方案,检验出放在讲台上一只正在发光的白炽灯中通的是交流电?还是直流电?同学们设计出许多方案,其中一种是:拿一个蹄形磁铁靠近白炽灯,观察灯丝,通过现象进行判断.一位同学说“快拿磁铁来试一下”. 以下说法哪些项是正确的( )
正确答案
解析
解:A、如果发现灯丝弯曲,通的是直流电.故A错误;
B、通交流电时,灯丝中的电流大小方向作周期性变化,会发现灯丝颤动.故B错误;
C、D、就“快拿磁铁来试一下”这一过程而言,通过灯丝所发生的现象来判断电灯中电流特征,属于科学探究中的“实验验证”.故C正确,D错误.
故选:C.
一段通电导线平行于磁场方向放入匀强磁场中,导线上的电流方向由左向右,如图所示.在导线以其中心点为轴转动90°的过程中,导线受到的安培力( )
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;
根据左手定则,安培力垂直与电方向流和磁场方向构成的平面,一直不变;
故ABC错误,D正确;
故选:D.
磁流体推进船的动力来源于电流与磁场间的相互作用,其工作原理如下图所示,推进器矩形通道由四块板所围,通道长a=1.0m,宽b=0.20m,高c=0.08m,其中两侧面是金属板,上下两板为绝缘板.两金属板间所加电压为U=200V,且位于x=0处的金属板电势较高,通道内部可视为匀强电场.试求:
(1)匀强电场的场强大小;
(2)若在通道内灌满海水(导体),海水的电阻率ρ=0.22Ω•m,两金属板间海水的电阻R为多大?(已知导体电阻,式中ρ是导体的电阻率,l是导体的长度,S是导体的横截面积)
(3)若船静止时通道内灌满海水,并在通道内沿z轴正方向加B=8.0T的匀强磁场,求这时推进器对海水推力的大小和方向.
正确答案
解析
解:(1)沿x方向,E=;
(2)视ac面为导体的横截面积,b为导体的长度,根据所给的规律得;
(3)
对海水推力 F=BIb=8.0×363.64×0.20N≈582.0N
根据左手定则,F的方向沿-y方向;
答:(1)匀强电场的场强大小为1000V/m;
(2)两金属板间海水的电阻R为0.55Ω;
(3)推进器对海水推力的大小为363.64N,方向沿-y方向.
如图所示,一根长度为L的均匀金属杆用两根劲度系数为K的轻弹簧水平悬挂在匀强磁场中,磁场方向垂直纸面向里.当金属棒中通有由左向右电流I时,两根轻弹簧比原长缩短△x后金属杆平衡,保持电流大小不变,方向相反流过金属杆时,两弹簧伸长△x后金属杆平衡,求匀强磁场的磁感应强度B为多大?
正确答案
解析
解:根据安培力和力的平衡条件有(设棒的重力为mg):
当电流方向由左向右时:BIL=2K△x+mg
当电流方向由右向左时:BIL+mg=2K△x
将重力mg消去得:B=
答:匀强磁场的磁感应强度B为
(2015秋•承德期末)如图所示,两根相同的直导线用四根长度均为l的绝缘细线悬挂于O、O′两点,OO′连线水平,ab、cd两直导线中通有大小相等的电流,静止时绝缘细线与竖直方向的夹角均为θ.已知直导线在周围产生的磁场的磁感应强度B=k
,式中k为常数,I是导线中电流(其大小未知),r为点到导线的距离.重力加速度为g,导线cd中电流的方向沿x轴正方向,两直导线的质量均为m,长度均为L.判断导线ab中电流的方向,并求出电流I的大小.
正确答案
解析
解:根据平行同向电流互相吸引,反向电流互相排斥可以知道,两道线互相排斥,所以两导线中的电流方向一定相反,故电流方向由a到b,沿x轴负方向
对导体棒cd受力分析可得mgtanθ=F安,ab棒在cd的场强为B=,
F安=BIL
联立解得
答:导线ab中电流的方向沿x轴负方向,并求出电流I的大小为
如图所示,质量为0.1kg的导体棒ab沿平行金属导轨向右运动,导轨放在磁感应强度B=0.1T的匀强磁场中,磁场方向垂直于导轨平面 (整个装置放在水平面上),导轨间的距离L=0.40m,滑动摩擦力为0.1N,若某时刻通过回路的感应电流I为4A,求导体棒ab加速度多大?
正确答案
解析
解:由题意可知,棒在运动过程中,在轨道平面上,受到摩擦阻力与安培阻力,
根据安培力大小F=BIL=0.1×4×0.4N=0.16N;
再根据牛顿第二定律,则有:a==
m/s2=2.6m/s2;
答:导体棒ab加速度2.6m/s2.
(2014秋•腾冲县期末)如图所示为电流天平,天平两臂相等,右盘与通电线圈系在一起,线圈下半部分处在水平向里,磁感应强度为B的匀强磁场中,线圈系在一起,线圈下半部分处在水平向里,磁感应强度为B的匀强磁场中,线圈匝为n,水平部分的长度为l,当通有如图所示的电流时,电流强度为I,调节砝码使天平恰好平衡,如果改变电流方向,大小不变,大小不变,左盘增加质量为△m的砝码,天平才能平衡,求△m.
正确答案
解析
解:根据平衡条件:
有:△mg=2nBIL,
得:△m=
答:△m为
如图,质量为m的通电细杆ab置于倾角为θ的平行光滑导轨上,加下列方向的匀强磁场时,可以使ab静止在光滑导轨上的是( )
正确答案
解析
解:导体棒受重力、支持力和安培力,根据平衡条件,安培力在支持力和重力两个方向的角平分线上;
A、根据左手定则,安培力水平向左,故能平衡,故A正确误;
B、根据左手定则,安培力竖直向上,故能够平衡,故B正确;
C、根据左手定则,受安培力竖直向下,不能平衡,故C错误;
D、根据左手定则,受真水平向左,不能平衡,故D错误;
故选:AB
(2015秋•上饶校级期末)如图所示,两根平行的金属导轨M、N,电阻不计,相距L=0.2m,上边沿导轨垂直方向放一个质量为m=4×10-2kg的金属棒ab,ab的电阻R0=0.5Ω.,两金属导轨一端通过电阻R=2Ω和电源相连.电源电动势E=6V,内阻r=0.5Ω,如果在装置所在的区域加一个方向垂直ab且和水平面成37度斜向右上方的匀强磁场,使ab恰好静止,ab和导轨的动摩擦因数为0.5.求:
(1)电阻R产生的热功率P热是多少瓦特?
(2)磁感应强度B的大小.
正确答案
解析
解:(1)根据闭合电路欧姆定律,有:
电阻R产生的热功率为:
(2)对导体棒受力分析,如图所示:
根据平衡条件,水平方向:f-Fsin37°=0
竖直方向:N+Fcos37°-mg=0
其中:f=μN
安培力:F=BIL
联立解得:
F=0.2N
B=0.5T
答:(1)电阻R产生的热功率P热是8W;
(2)磁感应强度B的大小为0.5T.
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