- 磁场对通电导线的作用
- 共6047题
如图所示为一种自动跳闸的闸刀开关,O是转动轴,A是绝缘手柄,C是闸刀卡口,M、N接电源线,O为绝缘底坐,闸刀处于垂直纸面向里、B=1T的匀强磁场中,CO距离为10cm,当闸刀受到的磁场力F≥0.2N时,会自动跳开(逆时针绕O轴转动从而脱离卡口C),则闸刀恰能自能跳开时,闸刀中通过的电流大小和方向为( )
正确答案
解析
解:由F=BIL得:I==
=2A;
由左手定则判断,电流方向O→C;
故选:B.
如图所示,在光滑水平面上一轻质弹簧将挡板和一条形磁铁连接起,此时磁铁对水平面的压力为FN1,现在磁铁左上方位置固定一导体棒,当导体棒中通以垂直纸面向里的电流后,磁铁对水平面的压力为FN2,则以下说法正确的是( )
正确答案
解析
解:开始时磁体受重力和支持力,二力平衡,故弹簧处于原长,磁体对地压力等于磁体的重力;
通电后,根据条形磁体磁感线分布情况得到直线电流所在位置磁场方向如图所示,由左手定则可判断出通电导线所受安培力方向如图所示;
由牛顿第三定律可知,条形磁铁受到的电流对磁体的作用力斜向左上方,如图所示,故磁体对地面的压力减小,同时弹簧缩短;故C正确,A、B、D错误.
故选:C.
如图所示,两根等长的绝缘细线悬挂一水平金属细杆MN,处在与其垂直的水平匀强磁场中,磁场方向垂直纸面向外.金属细杆的长度为1m,质量为8.9×10-3kg.当金属细杆中通以0.89A的电流时,两绝缘细线上的拉力均恰好为零.忽略与金属细杆连接细导线的影响.(取g=1Om/s2)求:
(1)金属细杆所受安培力的方向;金属细杆中电流的方向.
(2)匀强磁场的磁感应强度大小.
正确答案
解析
解:(1)金属细杆在重力、安培力作用下处于平衡状态,安培力和重力等大反向,故安培力方向竖直向上.
故金属细杆所受安培力的方向为:竖直向上.
根据左手定则,伸开左手,让磁感线穿过手心,大拇指指向上方,四指从N指向M,故电流方向从N指向M.
故金属细杆中电流的方向为从N指向M.
(2)根据安培力公式有:F=BIL
则:B=
又F=mg
故:B==
=0.1T
答:(1)金属细杆所受安培力的方向从N指向M;金属细杆中电流的方向竖直向上;
(2)匀强磁场的磁感应强度大小为0.1T.
如图所示,一通电直导线AB水平放置在匀强磁场中,磁场方向垂直纸面向里,电流方向从左至右,直导线AB所受安培力的方向是( )
正确答案
解析
解:根据左手定则:伸开左手,拇指与手掌垂直且共面,磁感线向里穿过手心,则手心朝外.四指指向电流方向,则指向右,拇指指向安培力方向:竖直向上.
故选:A
如图所示为一种自动跳闸的闸刀开关,O是转动轴,A是绝缘手柄,C是闸刀卡口,M,N接电源线,闸刀处于垂直纸面向里、B=1T的匀强磁场中,CO间距离为10cm,当磁场力为0.2N时,闸刀开关会自动跳开.则要使闸刀开关能跳开,CO中通过的电流的大小和方向为( )
正确答案
解析
解:由F=BIL得,I==2A;由左手定则判断,电流方向O→C,故ABC错误,D正确;
故选D
(2016•杨浦区一模)据报道,最近实验室已研制出一种电磁轨道炮,其实验装置俯视如图.炮弹(图中阴影部分)置于两固定的平行导轨之间,并与轨道壁密接.开始时炮弹在导轨的一端,通以电流后炮弹会被磁场力加速,最后从位于导轨另一端的出口高速射出.设两导轨之间的距离d=0.10m,导轨长L=5.0m,炮弹质量m=10g.导轨上电流I的方向如图中箭头所示.可以认为,炮弹在轨道内运动时,它所在处磁场的磁感应强度始终为B=50.0T,若炮弹出口速度为v=2.0×103m/s,求:
(1)磁场的方向;
(2)通过导轨的电流I.(忽略摩擦力与重力的影响)
正确答案
解析
解:(1)炮弹受到的安培力享有,根据左手定则可知,磁场垂直纸面向里;
(2)在导轨通有电流I时,炮弹作为导体受到磁场施加的安培力为:F=Bid ①
设炮弹的加速度的大小为a,则:F=ma ②;
炮弹在两导轨间做匀加速运动,因而:v2=2aL③
联立①②③代入题给数据得:I=800A
答:(1)磁场的方向为垂直于纸面向里;
(2)通过导轨的电流I为800A
在赤道附近在地磁场可以看成南北向的匀强磁场,将一根长20米的导线沿东西方向放置,并通西东方向的电流30安.其受到的安培力为0.03N,
(1)则此处的磁感应强度为多大?
(2)若将导线长度和电流强度都调为原来的一半,其受到的安培力大小是多大?
正确答案
解析
解:(1)由安培力大小公式 F=BIL得,
B==
T=5×10-5T.
(2)当导线中的电流减小为15A时,因磁感应强度不变.
F=BI′L=5×10-5×15×10N=7.5×10-3N;
答:(1)赤道上地磁场的磁感应强度大小5×10-5T;
(2)若导线长度和电流强度都调为原来的一半,导线受到的安培力大小7.5×10-3N.
如图所示这是一种自动跳闸的闸刀开关,O是固定轴,A是手柄,C是闸刀卡口,M,N是通电电极,磁场垂直纸面向里,磁感应强度为1T,CO间的距离是10cm,C处的最大摩擦力是1N,闸刀通电,电流经NOCM,当流过闸刀的电流为10A时,闸刀C处受的静摩擦力为______N,要使闸刀能自动跳闸,电流至少要达到______A.
正确答案
1
10
解析
解:当电流为10A时,安培力为F=BIL=1×10×0.1N=1N,根据共点力平衡可知故此时摩擦力为1N
要使闸刀自动跳闸,则安培力要到达最大静摩擦力,故电流最小为10A
故答案为:1,10
长度为L、通有电流为I的直导线放入一匀强磁场中,电流方向与磁场方向如图所示,已知磁感应强度为B,对于下列各图中,导线所受安培力的大小计算正确的是( )
正确答案
解析
解:A、电流方向与磁场方向的夹角为90°-θ,则安培力F=BILsin(90°-θ)=BILcosθ.故A正确;
B、电流的方向与磁场方向垂直,则安培力为F=BIL.故B错误;
C、电流的方向与磁场方向垂直,则安培力F=BIL.故C错误;
D、电流的方向与磁场方向垂直,则安培力F=BIL.故D错误.
故选:A.
如图所示,在同一水平面内的两导轨相互平行,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,当金属棒中的电流为5A时,金属棒向右作匀速运动;当金属棒中的电流方向不变,大小增加到8A时,金属棒获得2m/s2的加速度.
(1)正确画出金属棒匀速时的受力正视图;
(2)求磁场的磁感应强度和动摩擦因素.
正确答案
解析
解:(1)金属棒匀速运动的时候受到重力、支持力、安培力与摩擦力的作用,处于平衡状态,受力如图;
(2)金属棒匀速运动的时候满足:BI1L=f…①
加速运动的时候满足:BI2L-f=ma…②
联立①②代入数据得:B=1.2T
答:(1)如图;(2)磁场的磁感应强度为1.2T.
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