- 磁场对通电导线的作用
- 共6047题
(2015秋•山西校级期末)电磁轨道炮工作原理如图所示,待发射弹体可在两平行轨道之间自由移动,并与轨道保持良好接触.电流I从一条轨道流入,通过导电弹体后从另一条轨道流回.轨道电流可形成在弹体处垂直轨道面的磁场(可视为匀强磁场),磁感应强度的大小与I成正比.通电的弹体在轨道上受到安培力的作用而高速射出.现欲使弹体的出射速度增加到原来的3倍,理论上可采用的办法是( )
正确答案
解析
解:通电的弹体在轨道上受到安培力的作用,利用动能定理,有:BIl•L=mv2,
磁感应强度的大小与I成正比,所以:B=kI,
联立解得:v=;
A、只将电流I增加至原来的3倍,弹体的出射速度增加至原来的3倍,故A正确;
B、只将轨道长度L变为原来的3倍,弹体的出射速度增加至原来的倍,故B错误;
C、只将弹体质量减至原来的,弹体的出射速度增加至原来的
倍,故C错误;
D、将弹体质量减至原来的,轨道长度L变为原来的3倍,其它量不变,弹体的出射速度增加至原来的3倍,故D正确.
故选:AD
如图所示,水平导轨处于蹄形磁铁的磁场中,导线P所在处的磁场方向竖直______(选填“向上”或“向下”);闭合电键,通电导线P在磁场中受到的力称为______(选填“安培力”或“洛伦兹力”),由左手定则可知,该力的方向______(选填“向左”或“向右”).
正确答案
向上
安培力
向右
解析
解:磁体外磁场的方向从N极指向S极,所以在导线P所在处的磁场方向竖直向上;
通电导线P在磁场中受到的力称为安培力;
根据左手定则可知:让四指指向电流方向,磁场方向穿过手心,则大拇指指向为所受力的方向,由此可知导体棒ab受力的方向向右.
故答案为:向上,安培力,向右.
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).如图所示,若轨道宽为2m,长为100m,通过的电流为10A,试问轨道间所加匀强磁场的磁感应强度和磁场的最大功率有多大(轨道摩擦不计)?
正确答案
解析
解:
由运动学2ax=v2-v02可得弹体的加速度为:
a==
m/s2=5×105m/s2;
安培力为F=BIL,进而由牛顿第二定律可得:
BIL=ma
解得:B==
T=55T;
速度最大时磁场力的功率最大:Pm=BIL•vm=55×10×2×104W=1.1×107W.
答:轨道间所加匀强磁场的磁感应强度为55T;磁场力的最大功率为1.1×107W.
如图所示为电流天平,可用来测量匀强磁场的磁感应强度.天平的右臂下面挂有一个矩形线圈,线圈匝数为N,水平边长为L,线圈的下部处在匀强磁场中,磁场方向垂直纸面.当线圈中通有电流I (方向如图)时,在天平左、右两边加上质量分别为m1、m2的砝码,天平平衡.当电流反向(大小不变)时,左边再加上质量为m的砝码后,天平重新平衡.由此可知( )
正确答案
解析
解:A、当B的方向垂直纸面向里,开始线圈所受安培力的方向向向下,电流方向相反,则安培力方向反向,变为竖直向上,相当于右边少了两倍的安培力大小,所以右边应加砝码,
C、当B的方向垂直纸面向外,开始线圈所受安培力的方向向向上,电流方向相反,则安培力方向反向,变为竖直向下,相当于右边多了两倍的安培力大小,需要在左边加砝码.有mg=2NBIL,所以B=.故ACD错误、B正确.
故选:B.
如图所示,在同一水平面上的两金属导轨间距L=O.2m,处在竖直向下的匀强磁场中,磁感应强度B=1T.导体棒ab垂直导轨放置,棒长等于导轨间距,其电阻R=6Ω.闭合开关,当通过导体棒ab的电流I=O.5A时,求:
(1)导体棒ab上电流的热功率;
(2)导体棒ab受到安培力的大小.
正确答案
解析
解:(1)导体棒ab上电流的热功率为:P=I2R=0.25×6W=1.5W
(2)导体棒ab受到安培力的大小为:F安=ILB=0.5×0.2×1N=0.1N,由左手定则判断安培力方向水平向右
答:(1)导体棒ab上电流的热功率为1.5W;
(2)导体棒ab受到安培力的大小为0.1N,方向水平向右.
如图所示,匀强磁场的磁感应强度为B,方向水平向左.当长为L、质量为m的金属棒通以图示方向的电流Ⅰ后,恰能静止在光滑斜面上,已知重力加速度为g,则导线所受的安培力( )
正确答案
解析
解:电流与磁场垂直时,故安培力为F=BIL;
根据左手定则可以判断安培力方向竖直向上;
导体棒受重力和安培力,不受支持力,否则不能平衡,根据平衡条件,有:F=mg;
故AC正确,BD错误;
故选AC.
如图所示,一根长为L=0.2m的直导线放在水平方向的匀强磁场中,导线水平且与磁场方向垂直,导线中通有向右的电流.
①请判断导线所受安培力的方向是竖直向上还是竖直向下;
②若匀强磁场的磁感应强度大小B=0.5T,导线中电流I=0.5A,试计算导线所受安培力的大小;
③将该通电导线旋转到与磁感线平行的位置,此时导线是否受安培力?
正确答案
解析
解:①由左手定则判断安培力的方向竖直向上;
②根据安培力公式F=BIL=0.5×0.5×0.2=0.05N;
③通电导线旋转到与磁感线平行的位置,此时导线不受安培力;
答:①安培力方向竖直向上;
②导线所受安培力的大小0.05N;
③导线不受安培力.
如图所示为利用电磁作用输送非导电液体装置的示意图.一边长为L、截面为正方形的塑料管道水平放置,其右端面上有一截面积为S的小喷口,喷口离地的高度为h,管道中有一绝缘活塞,在活塞的中部嵌有金属棒,整个装置放在竖直向上的匀强磁场中,当棒中通有垂直纸面向里的恒定电流I时,活塞以某一速度向右匀速推动液体,液体以不变的速度v源源不断地沿水平方向射出.若液体的密度为ρ,重力加速度为g,不计所有阻力.求:
(1)液体落地点离喷口的水平距离x;
(2)该装置的功率;
(3)磁感应强度B的大小.
正确答案
解析
解:(1)液体喷出后做平抛运动
x=vt
解得:
(2)设活塞运动速度v0,由
得:
设在时间t内有质量为△m的液体从喷口射出
△m=vtSρ
时间t内装置对△m做功
(3)金属棒在磁场中受力为:F=BIL
得:
答:(1)液体落地点离喷口的水平距离x为;
(2)该装置的功率为;
(3)磁感应强度B的大小为.
如图所示,在光滑的水平面上放一半径为R的导体环,磁感应强度为B的匀强磁场垂直环面向里,当环中通有恒定电流I时,求导体环截面的张力大小.
正确答案
解析
解:将导体环一分为二,半圆环的有效长度为直径2R,F安=BI•2R设张力大小为F,如图所示,由平衡条件知:2F=2IRB
故所求张力的大小为:F=IRB.
答:导体环的张力大小为IBR.
(2015秋•高安市校级期末)条形磁铁放在水平桌面上,在其正中央的左上方固定一根长直导线,导线与磁铁垂直,给导线通以垂直纸面向里的电流,用N表示磁铁对桌面的压力,用f表示桌面对磁铁的摩擦力,则导线通电后与通电前相比( )
正确答案
解析
解: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,在根据左手定则判断安培力方向,如左图;
根据牛顿第三定律,电流对磁体的作用力向右下方,如右图
选取磁铁为研究的对象,磁铁始终静止,根据平衡条件,可知通电后支持力变大,静摩擦力变大,方向向左,故A正确.
故选:A
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