- 磁场对通电导线的作用
- 共6047题
(2015秋•深圳期末)如图所示,质量为m、长度为L的水平金属棒ab通过两根细金属丝悬挂在绝缘架MN下面,整个装置处于竖直方向的匀强磁场中,当金属棒通以由a向b的电流I后,将离开原位置向外偏转β角而重新平衡,如图所示,则:
(1)磁感应强度的大小和方向如何?
(2)此时金属丝中的张力是多少?
正确答案
解析
解:根据题意,画出杆ab的受力图,如下所示:(从右向左看)
根据左手定则可知,磁场方向竖直向上.
导体棒处于平衡状态,设绳子拉力为T,因此有:
Tcosβ=mg ①
Tsinβ=F=BIL ②
联立①②解得:
T=
B=
答:(1)磁感应强度的大小为,方向竖直向上;
(2)此时金属丝中的张力是.
如图所示,质量是m=10g的铜导线ab放在光滑的宽度为0.5m的金属滑轨上,滑轨平面与水平面倾角为30°,ab静止时通过电流为10A,要使ab静止,磁感强度至少等于多大?方向如何?(取g=10m/s2)
正确答案
解析
解:对导体受力分析,受重力、支持力和安培力的作用,在三个力的作用下受力平衡,根据平衡的条件可得:
BIL=mgsinθ
所以:
B==
=0.01T
根据左手定则可知,磁场的方向为垂直轨道平面向上;
答:磁感强度等于0.01T,方向垂直轨道平面向上.
如图所示,一条形磁铁放在水平桌面上,在它的右上方固定一直导线,导线与磁铁垂直,若给导线通以垂直于纸面向外的电流后,则与未通电相比( )
正确答案
解析
解:在磁铁外部,磁感线从N极指向S极,长直导线在磁铁的中央右上方,导线所在处磁场斜向左上方;导线电流垂直于纸面向外,由左手定则可知,导线受到的安培力斜向左下方;由牛顿第三定律可知,导线对磁铁的作用力斜向右上方,因此磁铁对桌面的压力减小,小于磁铁的重力,磁铁由向右的运动趋势,磁铁受到向左的摩擦力,故AD错误,BC正确.
故选:BC
如图所示,通电导线MN置于垂直于纸面向里的匀强磁场中,现把导线绕其一端M在纸面内从a位置转至b位置,通电导线所受安培力大小的变化情况是( )
正确答案
解析
解:在纸面内从a位置转至b位置时,导线始终垂直于磁场,故所受的安培力为F=BIL,故大小不变,C正确;
故选:C
如图所示,在倾角为α的光滑斜面上,垂直纸面放置一根长为L、质量为m的直导体棒,当导体棒中通以垂直于纸面向里的电流I并置于竖直向上的匀强磁场中时,导体棒恰好能静止在斜面上,试求该磁场的磁感应强度是多大?如果要保持导体棒在斜面上静止且要所加磁场的磁感应强度最小,则所加磁场的方向应该怎样?最小的磁感应强度多大?
正确答案
解析
解:(1)根据平衡条件得
mgsinα=BILcosα
(2)当FA平行于斜面向上时B最小,
即:BIL=mgsinα
B的方向垂直于斜面向上
答:磁场的磁感应强度为.
要保持导体棒在斜面上静止且要所加磁场的磁感应强度最小,B的方向垂直于斜面向上,最小值为.
如图所示,匀强磁场中有一正三角形导线框abc,线框平面与磁场方向垂直,若线框中通以电流I,其ab、bc、ca三道边所受到安培力大小分别为F1、F2、F3,则( )
正确答案
解析
解:三根导线都与磁场垂直,由F=BIL可知,F1=F2=F3故A正确;
故选:A
将长度为20cm、通有0.1A电流的直导线放入一匀强磁场中,电流与磁场的方向如图所示,已知磁感应强度为1T.试求出下列各图中导线所受安培力的大小和方向
正确答案
解析
解:A、电流方向与磁场平行,不受安培力作用;
B、由左手定则知安培力方向向右,F=BIL=1×0.1×0.2=0.02N;
C、由左手定则知安培力方向垂直导线斜向上,F=BIL=1×0.1×0.2=0.02N.
如图所示,在倾角为α的光滑斜面上,垂直纸面放置一根长为L、质量为m的直导体棒,在导体棒中的电流I垂直纸面向里时,欲使导体棒静止在斜面上,下列外加匀强磁场的磁感应强度B的大小和方向正确的是( )
正确答案
解析
解:A、B、外加匀强磁场的磁感应强度B的方向垂直斜面向下,则根据左手定则知,安培力沿斜面向下,与支持力和重力不可能平衡,即棒子不可能处于平衡状态.故A错误,B错误.
C、D、外加匀强磁场的磁感应强度B的方向垂直斜面向上,
根据左手定则知,安培力沿斜面向上,
还受到支持力和重力,
三力处于平衡状态,
沿斜面方向上由平衡条件得:BIL=mgsinα
则B=mg;故C正确,D错误;
故选:C.
在匀强磁场中,有一条长1.2m的通电导线,导线中的电流为5A,导线与磁场方向垂直时,所受安培力为1.8N,试求:
(1)磁感应强度B的大小.
(2)若通电导线中的电流变为10A,该导线所受到的安培力多大?
正确答案
解析
解:由F=BIL得:T.
若通电导线中的电流变为10A,该导线所受到的安培力:F′=BIL=0.3×10×1.2N=3.6N
答:(1)磁感应强度B的大小为0.3T.
(2)若通电导线中的电流变为10A,该导线所受到的安培力3.6N.
如图,在匀强磁场B的区域中有一光滑斜面体,在斜面体上放了一根长为L,质量为m的导线,当通以如图方向的电流I后,导线恰能保持静止,则磁感应强度B必须满足( )
正确答案
解析
解:A、外加匀强磁场的磁感应强度B的方向垂直斜面向外,此时电流的方向和磁场的方向平行,此时不受安培力的作用,导线只受到支持力与重力,不可能处于平衡状态,故A错误;
B、D、外加匀强磁场的磁感应强度B的方向水平向左,则竖直向上的安培力、重力,此时支持力恰好为零,此时B=时,导线处于平衡状态,故B错误,D正确.
C、外加匀强磁场的磁感应强度B的方向竖直向下,则水平向左的安培力、支持力与重力,处于平衡状态,则大小B=mg;故C正确;
故选:CD.
扫码查看完整答案与解析