- 磁场对通电导线的作用
- 共6047题
在匀强磁场中,有一根长0.4m的通电直导线,导线中的电流为20A,这条导线与磁场方向垂直时,所受的磁场力为0.016N.求:
(1)磁感应强度大小
(2)去除通电导线后的磁感应强度.
正确答案
解析
解:(1)根据F=BIL得,磁感应强度为:
;
(2)磁感应强度与试探作用的电流元无关,故去除通电导线后磁感应强度B不变,大小仍为0.002T;
答:(1)磁感应强度大小 为0.002T;
(2)去除通电导线后的磁感应强度为0.002T.
在匀强磁场中有一根长L=0.1m的直导线,通有I=0.5A的电流,电流与磁场垂直.导线受到的安培力F=0.01N,该匀强磁场的磁感应强度B的大小是多少?如果将导线中的电流增大到2A,通电直导线受到的安培力是多大?
正确答案
解析
解:(1)根据F=BIL得,磁感应强度为:
B==
T=0.02T
(2)根据安培力的大小公式得:
F=BIL=0.2×2×0.1N=0.04N
答:(1)磁场的磁感应强度为0.02T.
(2)当导线中的电流增大为2A时,导线受到的安培力为0.04N;
通电矩形导线框abcd与无限长通电直导线MN在同一平面内,电流方向如图所示,ab边与MN平行.下列叙述中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、B、C、直导线中的电流方向由M到N,根据安培定则,导线右侧区域磁感应强度方向向内,根据左手定则,ab边受向左的安培力,cd边受到向右的安培力,ad边受到向下的安培力,bc受到向上的安培力,方向全不同,离MN越远的位置,磁感应强度越小,故根据安培力公式F=BIL,ab边受到的安培力大于cd边,ad边受到的安培力等于bc受到受到的安培力,线框所受安培力的合力朝左.故AC错误,B正确;
D、线框受到的合力向左,根据牛顿第三定律可得,直导线受到向右的作用力.故D错误;
故选:B
一劲度系数为κ的轻质弹簧,下端挂有一匝数为n的矩形线框abcd.边长为L.线框的下半部处在匀强磁场中,磁感强度大小为B,方向与线框平面垂直,在图中垂直于纸面向里.线框中通以电流I,方向如图所示.开始时线框处于平衡状态.令磁场反向,磁感强度的大小仍为B,线框达到新的平衡,在此过程中线框位移的大小△x=______,方向______.
正确答案
解析
解:线框在磁场中受重力、安培力、弹簧弹力处于平衡,安培力为:FB=nBIL,且开始的方向向上,然后方向向下,大小不变.
设在电流反向之前弹簧的伸长x,则反向之后弹簧的伸长为(x+△x),
则有:kx+nBIL-G=0
k(x+△x)-nBIL-G=0
解之可得:△x=,且线框向下移动.
故答案为:,向下.
如图所示,相距20cm的两根光滑平行铜导轨,导轨平面倾角为a=37°,上面放着质量为80g的金属杆ab,整个装置放在B=0.2T的匀强磁场中.
(1)若磁场方向竖直向下,要使金属杆静止在轨道上,必须通以多大的电流?
(2)若磁场方向垂直斜面向下,要使金属杆静止在导轨上,必须通以多大的电流?
正确答案
解析
解:(1)当磁场方向竖直向下,导体棒受重力、支持力和水平向右的安培力,如左图所示.
由于杆静止,三个力的合力为零,故F=mgtan37°…①
又因为F=BIL…②
联立①②代入数据解之得:I=15A
(2)当磁场的方向垂直于垂直斜面向下,导体棒受重力、支持力和沿斜面向上的安培力,如右图所示.
由于杆静止,三个力的合力为零,故F1=mgsin37°…③.
联立②③解之得:I2=12A
答:(1)若磁场方向竖直向下,要使金属杆静止在轨道上,必须通以14.7A的电流.(2)若磁场方向垂直斜面向下,要使金属杆静止在导轨上,必须通以11.76A的电流.
如图所示.一金属直杆MN两端接有导线,悬挂于线圈上方,MN与线圈轴线均处于竖直平面内,为使MN垂直于纸面向外运动,则( )
正确答案
解析
解:A、b接正时电流方向为N→M,c接正极时线圈上端为N极,由此可判断MN向里运动,故A错误;
B、将b、d端接在电源正极,a、c端接在电源负极,根据安培定则可知,线圈产生的磁场方向向下,再根据左手定则可知MN受到的安培力向外,则M N垂直纸面向外运动,符合题意.故B正确.
C、将a、d端接在电源正极,b、c端接在电源负极,根据安培定则可知,线圈产生的磁场方向向下,再根据左手定则可知MN受到的安培力向里,则M N垂直纸面向里运动,不符合题意.故C错误.
D、将a、c端接在交流电源一端,b、d接在交流电源的另一端,根据安培定则可知,线圈产生的磁场方向,再根据左手定则可知MN受到的安培力向外,则M N垂直纸面向外运动,符合题意.故D正确.
故选:BD.
如图所示,平行于纸面水平向右的匀强磁场,磁感应强度B1=1T.位于纸面内的细直导线,长L=1m,通有I=1A的恒定电流.当导线与B成60°夹角时,发现其受到的安培力为零.则该区域同时存在的另一匀强磁场的磁感应强度B2大小可能值( )
正确答案
解析
解:根据平行四边形定则知,虚线表示合磁感应强度的方向,与电流的方向平行,可知B2的最小值为
.则
.故B、C、D正确,A错误.
故选BCD.
在倾角为θ的斜面上,放置一段通有电流强度I,长度L,质量m的导体棒a(电流方向向里),如图所示,棒与斜面间动摩擦因数μ<tanθ,欲使导体棒静止在斜面上,应加匀强磁场磁感应强度B的最小值是多少?方向如何?如果使导体棒a静止在斜面上且对斜面无压力,所加匀强磁场磁感应强度又如何?
正确答案
解析
解:(1)对a受力分析可知为保证a静止,所加安培力的最小值应沿斜面向上,
大小为:F=mgsinθ-μmgcosθ=BminIL
解得:Bmin=,方向由左手定则判断可知垂直于斜面向上.
(2)当a对斜面无压力时,斜面与a间摩擦力f=0,对a受力分析可知,a只受重力与安培力两个力,
为保证a静止,则FA=mg,方向竖直向上,则有:BIL=mg,得:
B=
由左手定则判断可知磁场方向水平向左.
答:欲使导体棒静止在斜面上,所加匀强磁场磁感应强度B的最小值为,方向垂直斜面向上;
如果要求导体棒a静止在斜面上且对斜面无压力,则所加匀强磁场磁感应强度大小为,方向水平向左.
匀强磁场中有一段长为1m的直导线,它与磁场方向垂直,当通过2.0A的电流时,受到2N的安培力,则
(1)磁场磁感应强度是多少?
(2)当通过的电流加倍时,磁感应强度是多少?导线所受安培力大小又是多少?
正确答案
解析
解:(1)由题,通电导线与磁场垂直,则磁场的磁感强度为:B=
(2)磁场的磁感强度由磁场本身决定,当电流加倍时,磁场的磁感强度仍为1T,导线所受安培力大小为:
F′=BI′L=1×1×4=4N
答:(1)磁场磁感应强度是1T;
(2)当通过的电流加倍时,磁感应强度是1T,导线所受安培力大小为4N.
如图所示,放在马蹄形磁铁两极之间的导体棒ab,当通有自b到a的电流时受到向右的安培力作用,则磁铁的上端是______极.如磁铁上端是S极,导体棒中的电流方向自a到b,则导体棒受到的安培力方向向______.
正确答案
N
右
解析
解:电流方向由b到a,安培力向右,根据左手定则,知磁场方向竖直向下,所以磁铁上端是N极.
磁铁上端是S极,电流方向自a到b,根据左手定则,知安培力方向向右.
故答案为:N,右.
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