磁场对通电导线的作用_章节学习

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题型：简答题

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简答题

光滑的金属导轨相互平行，它们在平面与水平面夹角为45°，磁感应强度为B=0.5T的匀强磁场竖直向上穿过导轨，此时导轨上放一重0.1N电阻Rab=0.2Ω的金属棒，导轨间距L=0.4m，导轨中所接电源的电动势为6V，内阻0.5Ω，其它的电阻不计，则欲使金属棒在导轨上保持静止，电阻R应为多大？

正确答案

解析

解：以金属棒为对象，从b向a看受力如图：

mgtang45°=F

而F=BIL…①

代入数据解得：I=0.5A

由闭合电路欧姆定理知：

E=I（R+Rab+r）…②

代入数据解得：R=11.3Ω

答：欲使金属棒在导轨上保持静止，电阻R应为11.3Ω．

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题型：单选题

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单选题

如图所示，用天平测量匀强磁场的磁感应强度，下列各选项所示的载流线圈匝数相同，边长MN相等，将它们分别挂在天平的右臂下方，线圈中通有大小相同的电流，天平处于平衡状态，若磁场发生微小变化，天平最容易失去平衡的是（　　）

A

B

C

D

正确答案

A

解析

解：天平原本处于平衡状态，所以线框所受安培力越大，天平越容易失去平衡，

由于线框平面与磁场强度垂直，且线框不全在磁场区域内，所以线框与磁场区域的交点的长度等于线框在磁场中的有效长度，由图可知，A图的有效长度最长，

磁场强度B和电流大小I相等，所以A所受的安培力最大，则A图最容易使天平失去平衡．

故选：A．

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题型：简答题

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简答题

一根20cm长的铜棒水平固定，其两端用软导线与电源连接，铜棒中通有2A的电流，方向如图所示．如空间存在竖直向下的、磁感应强度为0.4T的匀强磁场，则：

（1）铜棒受到的安培力的大小为多少N？

（2）铜棒受到的安培力的方向如何？

正确答案

解析

解：（1）安培力F=BIL=0.4×2×0.2N=0.16N．

（2）根据左手定则知，安培力的方向垂直纸面向里．

答：（1）铜棒受到的安培力的大小为0.16N．

（2）安培力的方向为垂直纸面向里．

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题型：简答题

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简答题

（2014秋•南昌县校级月考）如图所示，在同一水平面的两导轨相互平行，并处在竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度B=2T，一根质量为m=2kg的金属棒垂直导轨方向放置．导轨间距为0.5m，已知金属棒与导轨间的摩擦因数μ=0.05，当金属棒中的电流为5A时，金属棒做匀加速直线运动；求金属棒加速度的大小．

正确答案

解析

解：对导体棒受力分析知导体棒受竖直方向的重力和支持力，水平方向受安培力和滑动摩擦力作用，由牛顿第二定律得

金属棒在水平方向所受合力满足：F合=BIL-μmg=ma

所以金属棒的加速度a==2m/s2

答：金属棒加速度的大小为2m/s2．

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题型：简答题

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简答题

如图，水平放置的金属导轨平行地置于匀强磁场中，间距为L=1m，磁场的磁感强度大小为B=1T，方向与导轨平面夹为α=37°，电源电动势为E=3V，定值电阻R=15Ω，其余部分电阻不计．金属棒ab的质量为1kg，始终静止在导轨上且与导轨垂直．（sin37°=0.6，cos 37°=0.8，取g=10m/s2）

求：（1）金属棒ab受到轨道的摩擦力；

（2）金属棒ab受到轨道的支持力．

正确答案

解析

解：根据左手定则可知，安培力如图所示，

根据闭合电路欧姆定律，则有，

安培力大小则为：F=BIL=0.2N；

根据力的分解，则有

（1）f=Fsin37°=0.2×0.6N=0.12N

（2）N=mg+Fc0s37°=10+0.2×0.8=10.16N

答：（1）金属棒ab受到轨道的摩擦力0.12N；（2）金属棒ab受到轨道的支持力10.16N．

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题型：填空题

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填空题

如图所示，当左边线框通以逆时针方向的电流I时，天平恰好平衡．如改用等大顺时针方向的电流，则要在右边加挂质量△m的钩码，设匀强磁场磁感应强度为B，则线框的边长L=______．

正确答案

解析

解：设m1左侧线圈的质量，m2为右侧钩码的质量

当左边线框通以逆时针方向的电流I时根据共点力平衡可知：m1g-BIL=m2g

当电流反向后根据共点力平衡可知：m1g+BIL=m2g+△mg

联立解得：

故答案为：

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题型：填空题

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填空题

一根长为0.01m的直导线，垂直磁场方向放在匀强磁场中，当导线中通以0.25A电流时，该导线受到的磁场力大小为1×10-3N，则该处磁感应强度为B=______T；若将一面积为2×10-3m2的导线框垂直于磁场方向放在该磁场中，则该线圈中的磁通量为Φ=______Wb．

正确答案

0.4

8×10-4

解析

解：由安培力的公式F=BIL，则该处磁感应强度：B===0.4T

线圈平面跟磁场方向垂直时，穿过该线圈的磁通量最大，则通过线圈的磁通量最大值为 Φ=BS=2×10-3×0.4=8×10-4Wb，

故答案为：0.4，8×10-4，

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题型：简答题

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简答题

为测定一马蹄形磁铁两磁极间磁场的磁感应强度（可以认为是匀强磁场），用如图所示的装置做实验，其中用一根长度为0.1m（稍大于磁铁的宽度），质量为1×10-3Kg的均匀金属杆，两端接等长的细软铜丝线，悬挂在一个绝缘的水平架子两端上，当接通电源时，金属杆偏离竖直方向，调节滑动变阻器滑片，使两根悬线和竖直方向的夹角为37°时保持平衡，从电流表的示数中读出为2.5A．

（1）请画出金属杆的受力分析图

（2）试求马蹄形磁铁两磁极之间的磁感应强度B（sin37°=0.6，cos37°=0.8）

正确答案

解析

解：（1）小球受重力拉力和水平向左的安培力，故受力分析如图

（2）通过受力分析有共点力平衡可知BIL=mgtan30°

B=

答：（1）受力分析如图

（2）马蹄形磁铁两磁极之间的磁感应强度B为0.03T

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题型：填空题

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填空题

在赤道附近的地磁场可看作是沿南北方向的匀强磁场，磁感应强度为B．如果赤道上空有一根沿东西方向的直导线，长为L，通有从东向西的电流I，则地磁场对这根导线的作用力大小为______，方向______．

正确答案

BIL

竖直向下

解析

解：根据安培力的公式F=BIL的适用条件可知地磁场对这根导线的作用力大小为：F=BIL；

根据左手定则可知：伸开左手，让磁感线穿过手心，四指方向与电流方向相同，大拇指指向为受力方向，由此可知安培力方向竖直向下．

故答案为：BIL，竖直向下．

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题型：简答题

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简答题

如图所示，无限长金属导轨上放一金属杆ab，ab=0.1m，磁场的磁感应强度B=0.6T，整个电路的总电阻为0.2Ω，当ab以v=10m/s的速度向右运动时，它受的安培力为多大？方向如何？

正确答案

解析

解：由法拉第电磁感应定律得：E=Blv=0.6×0.1×10V=0.6V；

由右手定则判断ab中电流的方向为从b向a；

由闭合电路欧姆定律得：I===3A

导体棒ab所受的安培力F=BIl=0.6×3×0.1N=0.018N，方向向左；

答：当ab以v=10m/s的速度向右运动时，它受的安培力0.018N，方向向左．

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