- 磁场对通电导线的作用
- 共6047题
如图所示,电阻忽略不计的光滑导轨AB、CD相距0.5m平行放置,其长度足够长,AB、CD组成的平面与水平面成30°角.垂直于ABCD平面斜向下的匀强磁场的磁感应强度B=1T,电源电动势E=2V、内阻r=1Ω,R1=2Ω,金属杆MN的电阻R2=2Ω.闭合电键S后,MN恰好静止在斜面上.g=10m/s2.求:
(1)金属杆MN的质量.
(2)断开电键S后,MN获得的最大加速度和最大速度.
正确答案
解析
解:(1)电键闭和时:
mgsin30°=BIL
m=
(2)当电键断开瞬间,MN加速度最大:
a=
当MN加速度为零时,速度最大.
Mgsin30°=BI′L
其中I′=
代入数据后得到:Vm=4m/s
答:(1)金属杆MN的质量0.05Kg.
(2)断开电键S后,MN获得的最大加速度5m/s2和最大速度4m/s.
利用如图所示装置可测磁感应强度B,矩形线圈宽为L,共N匝,磁场垂直于纸面,当线圈中通以方向如图所示的电流I时,天平如图示那样平衡.当电流改为反方向时(大小不变),右边再加质量为m的砝码后,天平重新平衡,由此可知B的方向垂直纸面向______,且B=______.
正确答案
里
解析
解:由题知,当电流改为反方向时(大小不变),右边再加质量为m的砝码后,天平重新平衡,说明电流反向后,线框所受的安培力方向由原来的向下变成向上,即开始线圈所受安培力的方向向下,根据安培定则判断可知,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,根据天平平衡有:
mg=2NBIL,
所以B=.
故答案为:里;.
如图所示,两根光滑金属导轨平行放置,导轨所在平面与水平面间的夹角为θ.整个装置处于沿竖直方向的匀强磁场中.质量为m的金属杆ab垂直导轨放置,当杆中通有从a到b的恒定电流I时,金属杆ab刚好静止.则( )
正确答案
解析
解:A、如果磁场方向竖直向下,由左手定则可知,安培力水平向左,
金属杆所受合力不可能为零,金属杆不可能静止,故A错误;
B、磁场竖直向上,由左手定则可知,金属杆所受安培力水平向右,
金属杆所受合力可能为零,金属杆可以静止,故B正确;
C、磁场竖直向上,对金属杆进行受力分析,金属杆受力如图所示,由平衡条条件得,FN=mgcosθ+BILsinθ,故CD错误;
故选B.
如图所示,通电直导线置于磁感应强度为B的匀强磁场中,导线长为L,电流大小为I,导线与磁场方向垂直.若仅将导线在纸面内旋转30°后,则导线受到安培力的大小为( )
正确答案
解析
解:当导线在纸面内旋转时,电流方向始终与磁场方向垂直,所以安培力大小不变,始终为F=BIL,故ABD错误,C正确.
故选:C.
通电直导线与磁场方向______时,所受的安培力最大.
正确答案
垂直
解析
解:根据左手定则,当通电直导线与磁场方向垂直时,所受安培力最大,
故答案为:垂直
如图所示,倾角为θ=300的光滑导体滑轨,上端接入一电动势E=3V,内阻不计的电源,滑轨间的距离L=0.1m,将一质量m=0.03kg,电阻为R=0.5Ω的金属棒ab放置在滑轨上,若滑轨处在垂直于滑轨平面的匀强磁场中,当闭合开关后,金属棒刚好静止在滑轨上,求:匀强磁场的大小和方向.(其它电阻不计) (g取10m/s2)
正确答案
解析
解:由闭合电路欧姆定律得,通过金属棒的电流I==
=6A,
对金属棒受力分析,由平衡条件得:F-mgSinθ=0,
又F=BIL;
结合以上式子可得B==0.25T;
方向:垂直滑轨面斜向下.
答:匀强磁场的大小0.25T和方向垂直滑轨面斜向下.
一根长为20cm的导体棒放在匀强磁场中,当导体棒中通有0.05A的电流时,导体棒受到的安培力大小为4×10-3N,则导体棒所在处磁场的磁感应强度大小可能为( )
正确答案
解析
解:长为0.2m的直导线中通入0.0A的电流,将导线放在匀强磁场中,受到的安培力为0.004N,故:
B==
;
由于0<sinθ≤1,故:
B≥0.4T,
故D正确,ABC错误;
故选:D
如图所示,电磁炮是由电源、金属轨道、炮弹和电磁铁组成.当电源接通后,磁场对流过炮弹的电流产生力的作用,使炮弹获得极大的发射速度.下列各俯视图中正确表示磁感应强度B的方向的是( )
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;
C、由左手定则可知,炮弹受到的安培力竖直向下,不符合要求,故C错误;
D、由左手定则可知,炮弹受的安培力竖直向下,不符合要求,故D错误;
故选B.
把长0.10m的直导线全部放入匀强磁场中,保持导线和磁场方向垂直.已知磁场的磁感应强度B的大小为5.0×10-3T,当导线中通过的电流为3.0A时,该直导线受到的安培力的大小是( )
正确答案
解析
解:根据安培力公式:F=BIL,可知当电流I和磁场B垂直时,F=BIL=5×10-3×3×0.1N=1.5×10-3N.
故选D.
质量为0.5㎏的金属杆在相距1m的水平轨道上与轨道垂直放置金属杆上通以I=4A的恒定电流,如图所示,匀强磁场B垂直轨道平面,金属杆与轨道间动摩擦因数为0.2,求金属杆匀速运动时匀强磁场的磁感应强度B的大小.
正确答案
解析
解:金属杆做匀速直线运动,由平衡条件得:
μmg=BIL,解得:B==
=0.25T;
答:磁感应强度大小为0.25T.
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