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题型: 多选题
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多选题

(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<ρ,则合上开关S的瞬间(  )

A从右侧看,环中产生沿逆时针方向的感应电流

B铜环受到的安培力大于铝环受到的安培力

C若将金属环置于线圈的右侧,环将向右弹射

D电池正负极调换后,金属环仍能向左弹射

正确答案

B,C,D

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

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题型: 单选题
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单选题

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(  )

A金属丝转动的动力是安培力

B该电动机的工作原理基于电磁感应定律

C电源消耗的总功率等于金属丝转动的机械功率

D无论磁铁的哪一极与电池的负极相连,金属丝的旋转方向均相同

正确答案

A

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

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题型: 单选题
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单选题

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(  )

A

B

C

D

正确答案

C

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

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题型:简答题
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简答题

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

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题型:简答题
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简答题

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.

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题型: 多选题
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多选题

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(  )

A洛伦兹力对A、B两滑块都不做功

B两滑块沿斜槽都做匀加速运动,且aA>aB

C两滑块沿斜槽都做变加速运动,且aA>aB

D两滑块沿斜槽的最大位移的大小关系为sA>sB

正确答案

A,C

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.

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题型:填空题
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填空题

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.

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题型:填空题
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填空题

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.

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题型: 单选题
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单选题

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(  )

A

B

C

D

正确答案

D

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

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题型: 多选题
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多选题

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(  )

A导体棒受到磁场力大小为BILsinθ

B导体棒对轨道压力大小为mg-BILsinθ

C导体棒受到导轨摩擦力为BILcosθ

D导体棒受到导轨摩擦力为μ(mg-BILsinθ)

正确答案

B,C

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

下一知识点 : 磁场对运动电荷的作用
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