- 磁场对通电导线的作用
- 共6047题
(2016•镇江一模)航母上飞机弹射起飞利用的电磁驱动原理如图所示.当固定线圈上突然通过直流电流时,线圈左侧的金属环被弹射出去,现在线圈左侧同一位置,先后放上用横截面积相等的铜和铝导线制成形状、大小相同的两个闭合环,电阻率ρ铜<ρ铝,则合上开关S的瞬间( )
正确答案
解析
解:A、线圈中电流为左侧流入,磁场方向为向右,在闭合开关的过程中,磁场变强,则由楞次定律可知,感应电流由右侧看为顺时针;故A错误;
B、由于铜环的电阻较小,故铜环中感应电流较大;故铜环受到的安培力要大于铝环,故B正确;
C、若环放在线圈右方,根据“来拒去留”可得,环将向右运动;故C正确;
D、电池正负极调换后,金属环受力向左,故仍将向左弹出;故D正确;
故选:BCD
课堂上老师做了如图所示的演示实验:用一根金属丝、一节电池、一块磁铁,可以做一个电动机.先把电池的负极和磁铁连起来,再用金属丝把电池的正极和磁铁连接起来,放开金属丝,金属丝就会转动.下列说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、小磁铁产生的磁场方向为金属丝的下端A向下流向磁铁,对金属丝的下端平台侧面分析,
扁圆柱形磁铁上端为S极,下端为N极
周围磁感线由上往下斜穿入螺丝内部
在垂直于纸面向外的径向上,磁感应线有垂直于纸面向里的分量
在此径向上的负电荷由下往上运动,由左手定则知:
此负电荷受到垂直于径向沿纸面向右的洛伦兹力,即在径向的左垂线方向;
同理,其他任一径向上的电荷均受到左垂线方向的洛伦兹力(中心原点除外)
所以,由上往下看(俯视),螺丝沿逆时针转动,
所以该装置的原理是电流在磁场中的受力,故A正确,B错误;
C、因为电源消耗的总功率一部分转化为内能,另一部分转化为动能,所以总功率大于热功率.故C错误.
D、结合A的方向可知,磁铁与电池的正极或负极上时,电流的方向不同,所以螺钉的旋转方向不相同.故D错误
故选:A
如图表示一条放在磁场里的通电直导线,图中分别标明电流、磁感应强度和安培力这三个物理量的方向,关于三者方向的关系,选项中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、磁场方向水平向里,电流方向垂直纸面向右,根据左手定则,安培力的方向竖直向上.故A错误
B、磁场方向水平向外,电流方向平行于磁场方向,不受安培力,故B错误;
C、磁场方向垂直纸面向下,电流方向水平向里,根据左手定则,安培力的方向竖直向左.故C正确;
D、磁场方向垂直纸面向左,电流方向垂直纸面向外,根据左手定则,安培力的方向向下.故D错误.
故选:C
如图所示,平行金属导轨水平放置,导轨间距为L.质量为m的导体棒ab与导轨垂直并接触良好,电路中的电流强度为I.匀强磁场的磁感应强度为B,方向与导轨平面成α角斜向上且和棒ab垂直,棒ab处于静止状态.求:
①棒ab受到的摩擦力的大小和方向
②棒ab受到的支持力的大小.
正确答案
解析
解:(1)有左手定则,安培力大小FA=BIl,方向垂直于磁场方向斜向上
(2)根据平衡条件得:
G-FAcosθ=N…①
f=FAsinθ…②
由①得:N=G-FAcosθ=mg-BIlcosθ
由②得:f=BIlsinθ,方向向右
答:①棒ab受到的摩擦力的大小为BIlsinθ,方向向右
②棒ab受到的支持力的大小为mg-BIlcosθ
质量为m,长为L的导体棒静止于水平轨道上,通过的电流为I,匀强磁场的磁感应强度为B,其方向与轨道平面成θ角斜向上方,则MN所受的支持力为多少?摩擦力为多少?
正确答案
解析
解:通过导体棒的电流 I,则导体棒受到的安培F=BIL
根据左手定则可知:安培力的方向如图所示,
受力分析f=Fsinθ=BILsin 方向为:水平向右
N=mg-Fcosθ=mg-BILcosθ,方向为:竖直向上
答:则棒受到的支持力的大小为mg-BILcosθ; 方向为:竖直向上.
摩擦力的大小为BIL sinθ,方向为:水平向右.
如图,匀强磁场垂直纸面向里,有一足够长的等腰三角形绝缘滑槽,斜槽两侧与水平面夹角为α,在斜槽顶点两侧各放一个质量相等、带等量负电荷的滑块A和B,两滑块与斜槽间的动摩擦因数相等,且μ<tanα,将两滑块同时由静止释放,则( )
正确答案
解析
解:A、洛伦兹力总是与滑块的运动方向垂直,洛伦兹力对滑块不做功,故A正确;
B、由左手定则可知,滑块A受到的洛伦兹力垂直于斜面向上,洛伦兹力f=qvB,
由牛顿第二定律可知,物体的加速度aA=,
滑块沿斜面加速下滑,速度v越来越大,加速度aA越来越小,A做变加速度运动;
B受到的洛伦兹力垂直于斜面向下,由牛顿第二定律可知,物体的加速度
aB=,滑块沿斜面加速下滑,速度v越来越大,
加速度aB=越来越小,B做变加速度运动;aA>aB,故B错误,C正确;
D、A受到的洛伦兹力垂直于斜面向上,当洛伦兹力等于重力垂直于斜面的分力后,
小球将离开斜面;滑块B垂直于斜面向下,滑块做加速度越来越小的加速运动,
当滑动摩擦力等于重力平行于斜面向下的分力时,滑块做匀速直线运动,
滑块不会离开斜面,故两滑块沿斜槽的最大位移的大小关系为sA<sB,故D错误;
故选AC.
已知通以电流为I的长直导线,在距离它为r处所产生磁场的磁感应强度大小为
(k为已知),现有两根相同的长为d=10cm的金属棒,质量均匀m=0.2kg,悬挂起来静止,如图所示,悬绳与竖直方向的夹角分别为α,β.已知两悬绳长均为L=0.2m,α=30°,I1=1A,则I2的大小为______,方向为垂直纸面______(填“向里”或“向外”)
正确答案
向外
解析
解:
两导线之间是排斥力,由“同向电流相互吸引,反向电流相互排斥”可判定I2的电流方向垂直纸面向外.
对导线受力分析如图:
I1处的磁感应强度为:
…①
由受力平衡可得:
B1I1Ltanα=mg…②
同理对I2可得:
,
B2I2Ltanβ=mg,
α=β
由①②解得:
=
.
故答案为:;向外.
如图所示,CD和FE是两根长为40cm、质量分别为60g和20g的金属棒,用两根等长的细金属杆(重力不计)连接CD和FE,形成闭合回路CDFE.用两根绝缘细线将整个回路悬于天花板上,使两棒保持水平并处于竖直向下的匀强磁场中,磁感应强度B=1T.在回路中通以如图所示方向的电流,电流I=0.5A,待稳定后,金属杆CE与竖直方向的夹角为______°,每根绝缘细线上的张力为______N.(重力加速度g取10m/s2)
正确答案
45
0.4
解析
解:EF棒受到重力、水平方向的安培力和两个金属杆的拉力,其中安培力:F2=BIL=1×0.5×0.4N=0.2N
设金属杆与竖直方向的夹角为θ,则:tanθ==1,所以金属杆与竖直方向的夹角:θ=45°;
如图对CD棒和EF棒组成的系统进行受力分析(从左向右看),整体受到两个重力,两个安培力和两个绝缘绳子的拉力,
竖直方向受力平衡,得:2T=m1g+m2g
代入数据解得:T=0.4N;
故答案为:45,0.4.
质量为m的通电细杆置于倾角为θ的光滑导轨上,导轨的宽度为d,有垂直于纸面向里的电流I通过细杆,在如图所示的A、B、C、D个图中,能使细杆沿导轨向上运动的最小磁感应强度是( )
正确答案
解析
解:对物体受力分析并合成如图:
由平衡条件得:支持力N与安培力F的合力F′与重力大小相等.
安培力:F=BIL
在直角三角形中,由三角函数关系得:
sinθ=,所以F=mgsinθ
即:BIL=mgsinθ
所以:B=
磁场的方向为垂直斜面向上;
故选:D
如图所示,一根长度L的直导体棒中通以大小为I的电流,静止放在导轨上,垂直于导体棒的匀强磁场的磁感应强度为B,B的方向与竖直方向成θ角,导体棒与导轨间的动摩擦因数为μ,下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、根据左手定则可得导体棒受力分析如图所示.B与I垂直,故导体棒受到磁场力大小为F=BIL,选项A错误;
B、根据共点力平衡规律得:BILsinθ+Fn=mg,得导体棒对轨道的压力大小为Fn=mg-BILsinθ,选项B正确;
C、由于导体棒受到的是静摩擦力,因而受到静摩擦力大小要运用力的平衡规律求解,即为Ff=BILcosθ,选项C正确,选项D错误.
故选:BC
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