- 磁场对通电导线的作用
- 共6047题
(2016春•湖北月考)如图所示,在玻璃器皿的中心放一个圆柱形电极,沿内壁边缘放一个圆环形电极,把它们分别与电池的两极相连,然后在玻璃器皿中放入导电液体再把玻璃器皿放入磁场中,液体就会旋转起来.下列说法正确的( )
正确答案
解析
解:A、通电后导电液体受到的安培力:F=BIL,可知安培力的大小与磁感应强度以及电流的大小都有关,所以带电液体旋转快慢与磁场强弱以及电流大小都有关.故A错误;
B、C、由图,边缘接电源正极,中心接电源负极,在电源外部电流由正极流向负极,因此电流由边缘流向中心;器皿所在处的磁场竖直上下,由左手定则可知,导电液体受到的磁场力沿逆时针方向,因此液体沿逆时针方向旋转;故B错误,C正确;
D、若把两电极的正、负极交换后,根据左手定则可知,重做该实验发现液体旋转方向变化.故D错误.
故选:C
一根长为20cm的通电导线放在磁感应强度为0.4T的匀强磁场中,导线与磁场方向垂直.若它受到的磁场力为4×10-3N,则导线中电流是______A.
正确答案
0.05.
解析
解:由F=BIL可得此时的电流为:
I==
=0.05A
故答案为:0.05.
两根相同的轻弹簧秤吊着一根铜棒,铜棒所在的虚线范围内有垂直纸面的匀强磁场,当棒中通以向右的电流且棒静止时,如图所示,弹簧秤读数为F1;若将棒中的电流反向,当棒静止时,弹簧秤的读数为F2,且F2>F1,则可以确定( )
正确答案
解析
解:A、因为电流反向时,弹簧秤的读数F2>F1,所以可以知道电流自左向右时,导体棒受到的磁场力方向向上,根据左手定则可以确定磁场的方向为垂直纸面向里,故A正确;
B、由于磁感应强度的大小不知,所以无法确定电流大小,故B错误;
C、D、令铜棒的重力为G,安培力的大小为F,则由平衡条件得:
2F1=G-F ①
当电流反向时,磁场力变为竖直向下,此时同样根据导体棒平衡有:
2F2=G+F ②
由①和②可得:
G=F1+F2
F=F2-F1
因此可确定安培力的大小与铜棒的重力,故C正确,D正确;
故选:ACD.
把一根长L=10cm的导线垂直磁场方向放入如图所示的匀强磁场中,当导线中通以I1=2A的电流时,导线受到的安培力大小为0.08N,则该磁场的磁感应强度为多少?若该导线中通以I2=3A的电流,则此时安培力的大小是多少?方向如何?
正确答案
解析
解:根据F1=BI1L得:
若该导线中通以I2=3A的电流,则此时导线所受安培力为:
F2=BI2L=0.4×3×0.1=0.12N.
答该磁场的磁感应强度为0.4T;若该导线中通以3A的电流,则此时导线所受安培力大小是0.12N,方向竖直向上.
将四根通电直导线分别放在如图所示的四个匀强磁场中,图中给出了磁感强度B的方向、导线中电流I的方向,某同学在图中画出了通电直导线所受磁场力F的方向,其中正确的是( )
正确答案
解析
解:根据左手定值可知:
A图中的安培力应该垂直导体斜向上,故A正确;
B中电流方向和磁场方向平行,不受安培力,故B错误;
C图中的安培力应该垂直磁感线竖直向上,故C错误;
D图中的安培力应该垂直于电流方向斜向下,故D正确.
故选:AD.
两根完全相同的轻质弹簧将长度L=50cm,质量m=20g的金属杆悬挂起来,如图所示.金属杆处于水平状态,且处在垂直纸面向里、磁感应强度B=0.8T的匀强磁场中.已知弹簧的劲度系数k=10N/m,g取10m/s2.
(1)为了使弹簧处于原长,金属杆中应通以什么方向的电流?电流强度是多大?
(2)若金属杆中电流强度与(1)中求得数值相同,但方向相反,则两弹簧伸长多少?
正确答案
解析
解:(1)要使弹簧恢复原长,安培力方向应向上,由左手定则可判定电流方向为由M向N;当安培力等于重力时弹簧恢复原长,有:
BIL=mg,
解得:I==
=0.5A.
(2)电流方向改变而大小不变,导体棒受到的安培力大小不变,方向与原来相反,由弹力与安培力和重力平衡:
2kx=BIL+mg,
即:2kx=2mg,
解得:x==0.02m
答:(1)要使弹簧恢复原长,应通入由M向N的电流;电流强度为0.5A;
(2)若使电流方向改变而大小不变,稳定后弹簧的伸长量为0.02m.
如图,足够长的U型光滑金属导轨平面与水平面成θ角(0<θ<90°),其中MN与PQ平行且间距为L,导轨平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直,导轨电阻不计.金属棒ab由静止开始沿导轨下滑,并与两导轨始终保持垂直且良好接触,ab棒接入电路的电阻为R,当流过ab棒某一横截面的电量为q时,金属棒的速度大小为v,则金属棒ab在这一过程中( )
正确答案
解析
解:A、金属棒ab开始做加速度逐渐减小的变加速运动,不是匀变速直线运动,平均速度不等于v,而是大于
;故A错误.
B、由电量计算公式q=,
,
,联立得
可得,下滑的位移大小为
,故B正确.
C、产生的焦耳热Q=I2Rt=qIR,而这里的电流I比棒的速度大小为v时的电流小,故这一过程产生的焦耳热小于qBLv.故C错误.
D、金属棒ab做加速运动,或先做加速运动,后做匀速运动,速度为v时产生的感应电流最大,受到的安培力最大,最大安培力大小为F=BI′L=.故D错误.
故选:B.
电磁炮是现代武器库中的一朵“奇葩”,其中“轨道电磁炮”由电源、金属轨道、炮弹和电磁铁组成.发射时接通电路,强大的电流通过导轨、电枢,与电源构成回路,同时电磁铁中的强磁场对电枢产生一个巨大的推力,推动电枢加速运动,从而推动炮弹高速发射出去.下列四幅俯视图是简化后的“轨道电磁炮”发射图,其中正确表示磁感应强度方向的是( )
正确答案
解析
解:A、由左手定则可知,图示磁感应强度方向使炮弹受到的安培力向后,不符合实际,故A错误;
B、由左手定则可知,图示磁感应强度方向使炮弹受到的安培力向前,符合实际,故B正确;
CD、电流和磁场平行故不受安培力,不符合要求,故CD错误;
故选:B.
如图所示,在“研究影响通电导体棒所受磁场力的因素”实验中,要使导体摆动的幅度增大,以下操作中可行的是( )
正确答案
解析
解:增大安培力即可使导体摆动的幅度增大,根据安培力的公式F=BIL可知,减小磁铁的数量,在磁场中有效长度减小,安培力减小;增大导体棒中的电流强度,安培力增大;改变导体棒中的电流方向,只会改变安培力的方向,不会改变安培力的大小;将磁铁更换成磁性较弱的,磁感应强度减小,安培力减小.故A、C、D错误,B正确.
故选B.
(2015秋•包头校级期末)如图所示,水平面内有竖直向上的磁场B=2T,导轨间的距离L=0.5m,ab棒的质量m=1kg,物块重G=3N,ab棒与导轨间的动摩擦因数μ=0.2,电源的电动势E=10V,r=0.1Ω,导轨的电阻不计,ab棒电阻也不计,
(1)当R=4.9Ω时,金属棒所受安培力的大小和方向.
(2)R的取值范围怎样时棒处于静止状态?(g取10m/s2)
正确答案
解析
解:(1)根据左手定则可知受到的安培力方向为水平向左,回路中的电流为:
I=
受到的安培力为:
F=BIL=2×2×0.5N=2N
(2)依据物体的平衡条件可得,ab棒恰不右滑时,有力的平衡有:
G-μmg-BI1L=0,
代入数据得:I1=1A;
ab棒恰不左滑时,有力的平衡有:
G+μmg-BI2L=0,
代入数据得:I2=5A;
根据闭合电路欧姆定律可得:
E=I1(R1+r)
E=I2(R2+r)
代入数据得:R1=9.9Ω,R2=1.9Ω;
所以R的取值范围为:
1.9Ω≤R≤9.9Ω;
答:(1)当R=4.9Ω时,金属棒所受安培力的大小为2N,方向水平向左.
(2)R的取值范围为1.9Ω≤R≤9.9Ω;时棒处于静止状态
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