- 磁场对通电导线的作用
- 共6047题
如图所示,两平行导轨与水平面成θ角倾斜放置,电源、电阻、金属细杆及导轨组成闭合回路,细杆与导轨间的摩擦不计.整个装置分别处在如图所示的匀强磁场中,其中可能使金属细杆处于静止状态的是( )
正确答案
解析
解:A、磁场的方向与电流的方向相同,不受安培力,金属杆受重力和支持力不可能平衡.故A错误.
B、金属杆所受的安培力方向竖直向上,若安培力与重力平衡,金属杆能处于平衡状态.故B正确.
C、金属杆受垂直于斜面向上的安培力,重力,支持力,不可能平衡.故C错误.
D、金属杆受到水平向右的安培力,重力,支持力,三个力可能处于平衡状态.故D正确.
故选BD.
如图所示,一个三角形导线框abc,其中ab=ac=1m,顶角a=120°,导线框内通以I=1A,沿顺时针方向的电流,线框放在B=
T的匀强磁场中,线框产面与磁场方向垂直.问:
(1)ab、bc、ca边受到的安培力大小各为多大?
(2)整个线框所受安培力的合力为多大?
正确答案
解析
解:(1)根据安培力表达式,F=BIL,
则有:Fab=BILab=×1×1T=
N;
Fbc=BILbc=×1×
T=3N;
Fca=BILca=×1×1T=
N;
(2)通以顺时针的电流方向,根据左手定则可知:各边所受的安培力背离中心处.
由公式F=BIL得出各边的安培力的大小,从而得出安培力大小与长度成正比,因而两直角边的安培力合力与斜边的安培力等值反向.所以线圈所受磁场力的合力为零.
答:(1)ab、bc、ca边受到的安培力大小各为N,3N,
N;
(2)整个线框所受安培力的合力为零.
如图所示,在倾角一定的绝缘斜面上,固定放置两条粗糙平行金属导轨,将电源、滑动变阻器用导线连接在导轨上,在导轨上横放一根金属棒ab,电流方向由b到a,金属棒所在位置施加一个与ab垂直的匀强磁场,磁场方向垂直轨首所在平面向上,开始时棒ab在轨道上处于静止状态,若其它条件不变,只将磁场方向改为竖直向上,此时金属棒ab仍然静止,则( )
正确答案
解析
解:AB、导体棒受重力、支持力、安培力、静摩擦力,如果开始时安培力(沿着斜面向上)大于重力的下滑分力,则静摩擦力平行斜面向下;磁场方向改为竖直向上后,安培力改为水平向右,则安培力的平行斜面的分力减小了,故静摩擦力可能减小;方向也可能不变,故A正确,B正确;
CD、导体棒受重力、支持力、安培力、静摩擦力而平衡,摩擦力和支持力的合力与重力、安培力的合力平衡,重力、安培力的夹角由钝角减小为直角,故其合力大小增加,方向改变,故摩擦力和支持力的合力大小变大,方向改变;故C正确,D错误;
故选:ABC
如图所示,直角三角形通电闭合线圈ABC处于匀强磁场中,磁场垂直纸面向里,则线圈所受磁场力的合力为( )
正确答案
解析
解:若通以顺时针的电流方向,根据左手定则可知:各边所受的安培力背离中心处.如图所示,
由公式F=BIL得出各边的安培力的大小,从而得出安培力大小与长度成正比,因而两直角边的安培力与斜边的安培力等值反向.所以线圈所受磁场力的合力为零.
故选:A
如图所示,一根重G=0.2N、长L=0.5m的均匀金属棒ab,将此通电导体放入匀强磁场中,导体两端a、b悬挂于两完全相同的弹簧下端,当导体中通以I=2A的电流时,两根弹簧比 原长各缩短了△x=0.01m.已知弹簧的劲度系数k=10N/m,匀强磁场的方向水平向外.
(1)试分析比较安培力F与重力G大小关系;
(2)指出导线中电流的方向;
(3)计算磁感应强度B的大小.
正确答案
解析
解:(1)由题意知通电后弹簧比原长缩短了,说明安培力方向向上,ab杆受弹力方向向下,有FB=G+2F
所以F>G
(2)通电后,安培力的方向是竖直向上的,
根据左手定则知导线中电流的流向应为b→a
(3)由题意知,杆ab在重力G、安培力FB和弹力F作用下受力平衡,即:
FB=G+2F
又FB=BLI
F=k△x
代入数据解得:B=0.4T
故磁场的磁感应强度的大小为0.4T.
(2015•梧州模拟)如图所示,绝缘细线下面悬挂一质量为m、长为l的导线,导线置于方向竖直向下、磁感应强度为B的匀强磁场中,当在导线中通以垂直纸面向里的恒定电流I时,绝缘细线偏离竖直方向θ角而静止.现将磁场方向由图示方向沿逆时针方向缓慢转动,转动时保持磁场的大小不变,则在磁场转过90°的过程中,下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:初始状态时,金属棒受重力、拉力和安培力平衡.当磁场方向缓慢地转过90°变为水平向右,知安培力的大小FA=BIL不变,方向由水平向右里变为竖直向下.
根据共点力平衡知,细线向纸面内偏转.因为金属棒受重力、拉力和安培力平衡,重力和安培力的合力于拉力大小等值方向,重力和安培力的大小不变,之间的夹角由90°变为0°,知两个力的合力一直增大,所以拉力一直增大.故B正确,ACD错误.
故选:B
如图所示,导轨间的距离L=0.5m,B=2T,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,问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:依据物体平衡条件可得,
恰不右滑时有:G-μmg-BLI1=0…①
恰不左滑时有:G+μmg-BLI2=0…②
依据闭合电路欧姆定律可得:E=I1(R1+r)…③
E=I2(R2+r)…④
联立①③得:R1=-r=9.9Ω.
联立②④得:R2=-r=1.9Ω.
所以R的取值范围为:1.9Ω≤R≤9.9Ω.
答案:1.9Ω≤R≤9.9Ω时棒处于静止状态
如图所示,一条形磁铁放在水平桌面上,在条形磁铁的左上方固定一根与磁铁垂直的长直导线,当导线中通以图示方向的电流时( )
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,在根据左手定则判断安培力方向,如图:
根据牛顿第三定律,电流对磁体的作用力向右下方;
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;
最后再根据牛顿第三定律,磁铁对桌面的压力增大;
故选:A.
如图所示,光滑的平行导轨倾角为θ,处于垂直导轨平面磁感应强度为B的匀强磁场中,导轨中接入电动势为E.内阻为r的直流电源,电路中有一阻值为R的电阻,其余电阻不计,将质量为m.长度为L的导体棒由静止释放,求导体棒在释放瞬间的加速度的大小.
正确答案
解析
解:受力分析如图所示,导体棒受重力mg、支持力FN和安培力F,
由牛顿第二定律:
mgsin θ-F=ma①
F=BIL②
I=③
由①②③式可得
a=gsin θ-.
答:导体棒在释放瞬间的加速度的大小为gsin θ-.
磁电式电流表的灵敏度高,所谓灵敏度就是指针转过的角度(即线圈转过角度)跟电流的比值,比值越大,电表灵敏度就越高.现要提高磁电式电流表的灵敏度,下面正确的有( )
正确答案
解析
解:A、线圈匝数n越多,受到的安培力合力越大,越容易转动,可以提高电流表的灵敏度;故A正确;
B、增强电流计中永久磁铁的磁感应强度B,根据FA=BIL,B越大安培力越大,可以提高电流表的灵敏度,故B正确;
C、换用扭转系数k较大的弹簧,转动相同角度需要过大的力,故降低了灵敏度,故C错误;
D、安培力的力矩:nBIL+nBIL
=nBILd=nBIS,故面积越大,力矩越大,灵敏度越高,故D正确;
故选:ABD.
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