- 磁场对通电导线的作用
- 共6047题
如果用E表示电场区域的电场强度大小,用B表示磁场区域的磁感应强度大小.现将一点电荷放入电场区域,发现点电荷受电场力为零;将一小段通电直导线放入磁场区域,发现通电直导线受安培力为零.则以下判断可能正确的是( )
正确答案
解析
解:当电荷受到电场力,则一定存在电场,若电场力为零,则该处的电场强度一定为零;而一小段通电直导线放入磁场区域,由于受到放置的角度有关,当平行放置时,则不受磁场力,但磁场却仍然存在,当垂直放置时,则受到的安培力最大,所以一小段通电直导线放入磁场区域,直导线的安培力为零,可能磁场为零,也可能不为零.故ACD正确,B错误;
故选ACD
一根长为0.20m的直导线,垂直于某匀强磁场方向放置,当导线中通有1A的电流时,导线受到的安培力大小为0.08N,则:
(1)磁场的磁感应强度为多大?
(2)当导线中的电流增大为2A时,导线受到的安培力为多大?此时磁场的磁感应强度为多大?
正确答案
解:(1)磁场的磁感应强度为:
(2)导线受到的安培力为:
F=BIL=0.4×2×0.2N=0.16N
此时磁感应强度为0.4T.
答:(1)磁感应强度为0.4T;
(2)导线受到的安培力为0.16N,磁感应强度为0.4T.
解析
解:(1)磁场的磁感应强度为:
(2)导线受到的安培力为:
F=BIL=0.4×2×0.2N=0.16N
此时磁感应强度为0.4T.
答:(1)磁感应强度为0.4T;
(2)导线受到的安培力为0.16N,磁感应强度为0.4T.
如图所示,一质量为m的导体棒MN两端分别放在两个固定的光滑圆形金属导轨上,两导轨相互平行且间距为L,导轨处在竖直方向的匀强磁场中,磁感应强度大小为B;当图中开关S闭合时,导体棒向纸面外滑动,最终静止在于竖直方向成37°角的位置,取sin37°=0.6,cos37°=0.8,求:
(1)判断磁场的磁感应强度方向:
(2)求出电源的电流强度
(3)每个圆导轨对导体棒的支持力大小FN.
正确答案
解:(1)导体棒受到的安培力向外,根据左手定则可知磁场方向竖直向下
(2)从右向左看受力分析如图所示:
由受力平衡得到:
解得:
即磁场的磁感应强度B的大小为.
(3)两个导轨对棒的支持力为2FN,满足:2FNcos37°=mg
解得:
即每个圆导轨对导体棒的支持力大小为
答:(1)判断磁场的磁感应强度方向竖直向下:
(2)出电源的电流强度为
(3)每个圆导轨对导体棒的支持力大小FN为
解析
解:(1)导体棒受到的安培力向外,根据左手定则可知磁场方向竖直向下
(2)从右向左看受力分析如图所示:
由受力平衡得到:
解得:
即磁场的磁感应强度B的大小为.
(3)两个导轨对棒的支持力为2FN,满足:2FNcos37°=mg
解得:
即每个圆导轨对导体棒的支持力大小为
答:(1)判断磁场的磁感应强度方向竖直向下:
(2)出电源的电流强度为
(3)每个圆导轨对导体棒的支持力大小FN为
如图所示,在倾角为37°的光滑斜面上有一根长为0.4m、质量为6×10-2 kg的通电直导线,直导线中通有电流强度I=1A、方向垂直于纸面向外的电流,导线用平行于斜面的轻绳拴住不动,整个装置放在匀强磁场中(图中未画出磁场).求分别满足以下条件时磁感应强度的最小值及方向.(g取10m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)
(1)斜面对导线的支持力为零.
(2)轻绳对导线的拉力为零.
正确答案
解:(1)导线在重力、线的拉力和安培力的作用下保持平衡,当安培力与斜面垂直时,B有最小值B1,则有:
B1IL=mgcos 37°
解得:B1=1.2T 方向平行斜面向上;
(2)导线在重力、支持力和安培力的作用下平衡,当安培力沿斜面向上时,B有最小值B2,则有:
B2IL=mgsin θ
代入数据得B2=0.9T 方向垂直斜面向下;
答:(1)当磁感应强度为1.2T且方向平行斜面向上时,斜面对导线的支持力为零;
(2)当磁感应强度为0.9T且方向垂直斜面向下时,轻绳对导线的拉力为零.
解析
解:(1)导线在重力、线的拉力和安培力的作用下保持平衡,当安培力与斜面垂直时,B有最小值B1,则有:
B1IL=mgcos 37°
解得:B1=1.2T 方向平行斜面向上;
(2)导线在重力、支持力和安培力的作用下平衡,当安培力沿斜面向上时,B有最小值B2,则有:
B2IL=mgsin θ
代入数据得B2=0.9T 方向垂直斜面向下;
答:(1)当磁感应强度为1.2T且方向平行斜面向上时,斜面对导线的支持力为零;
(2)当磁感应强度为0.9T且方向垂直斜面向下时,轻绳对导线的拉力为零.
两根足够长的光滑平行直导轨MN、PQ与水平面成θ角放置,两导轨间距为L,M、P两点间接有阻值为R“的电阻.一根质量为m的均匀直金属杆ab放在两导轨上,并与导轨垂直.整套装置处于磁感应强度为B“的匀强磁场中,磁场方向垂直于导轨平面向上,导轨和金属杆接触良好,它们的电阻不计.现让ab杆由静止开始沿导轨下滑.
(1)求ab杆下滑的最大速度vm;
(2)ab杆由静止释放至达到最大速度的过程中,电阻R产生的焦耳热为Q,求该过程中ab杆下滑的距离x.
正确答案
解:(1)根据法拉第电磁感应定律 欧姆定律 安培力公式和牛顿第二定律 有
E=BLv FA=BILmgsinθ-FA=ma
即:
当加速度a为零时,速度v达最大,速度最大值
(2)根据能量守恒定律 有
得:
答:(1)ab杆下滑的最大速度为
(2)ab杆下滑的距离为.
解析
解:(1)根据法拉第电磁感应定律 欧姆定律 安培力公式和牛顿第二定律 有
E=BLv FA=BILmgsinθ-FA=ma
即:
当加速度a为零时,速度v达最大,速度最大值
(2)根据能量守恒定律 有
得:
答:(1)ab杆下滑的最大速度为
(2)ab杆下滑的距离为.
如图所示的匀强磁场,磁感应强度为0.2T,通电直导线与磁场方向垂直,导线长度为0.2m,导线中电流为1A. 该导线所受安培力的大小多少?
正确答案
解:由图可知电流与磁场方向垂直,因此直接根据安培力的大小为:F=BIL=0.2×0.2×1=0.04N,
答:该导线所受安培力的大小0.04N.
解析
解:由图可知电流与磁场方向垂直,因此直接根据安培力的大小为:F=BIL=0.2×0.2×1=0.04N,
答:该导线所受安培力的大小0.04N.
如图所示,两根光滑平行的金属导轨相距5m,固定在水平面上,导轨之间接有电源盒开关,整个装置处于磁感应强度为2T,方向与导轨平行的匀强磁场中.当开关闭合时,一根垂直放在导轨上的导体棒MN恰好对金属导轨没有压力.若导体棒MN的质量为4kg,电阻为2Ω,电源的内阻为0.5Ω,其余部分电阻忽略不计,g=10m/s2.求:
(1)通过导体棒MN的电流大小;
(2)电源的电动势.
正确答案
解:(1)根据竖直方向受力平衡:mg=BIL
得:I==
=4A
(2)根据闭合电路欧姆定律:E=I(R+r)
得:E=4×2.5=10V
答:(1)通过导体棒MN的电流大小为4A;
(2)电源的电动势为10V.
解析
解:(1)根据竖直方向受力平衡:mg=BIL
得:I==
=4A
(2)根据闭合电路欧姆定律:E=I(R+r)
得:E=4×2.5=10V
答:(1)通过导体棒MN的电流大小为4A;
(2)电源的电动势为10V.
一根长为0.20m的直导线,垂直于某匀强磁场方向放置,当导线中通有1A的电流时,导线受到的安培力大小为0.08N,则:
(1)磁场的磁感应强度为多大?
(2)当导线中的电流增大为2A时,导线受到的安培力为多大?此时磁场的磁感应强度为多大?
(3)当通电导线与磁场方向平行时,导线受到的安培力为多大?此时磁场的磁感应强度为多大?
正确答案
解:(1)根据F=BIL得,磁感应强度为:B==
T=0.4T
(2)根据安培力的大小公式得:F=BIL=0.4×2×0.2N=0.16N;
因磁场的磁感应强度与安培力,电流及导线长度无关,则磁场的磁感应强度为0.4T.
(3)当通电导线与磁场方向平行时,导线受到的安培力为零,而磁场的磁感应强度仍为0.4T.
答:(1)磁场的磁感应强度为0.4T.
(2)当导线中的电流增大为2A时,导线受到的安培力为0.16N;此时磁场的磁感应强度为0.4T;
(3)当通电导线与磁场方向平行时,导线受到的安培力为零;此时磁场的磁感应强度为0.4T.
解析
解:(1)根据F=BIL得,磁感应强度为:B==
T=0.4T
(2)根据安培力的大小公式得:F=BIL=0.4×2×0.2N=0.16N;
因磁场的磁感应强度与安培力,电流及导线长度无关,则磁场的磁感应强度为0.4T.
(3)当通电导线与磁场方向平行时,导线受到的安培力为零,而磁场的磁感应强度仍为0.4T.
答:(1)磁场的磁感应强度为0.4T.
(2)当导线中的电流增大为2A时,导线受到的安培力为0.16N;此时磁场的磁感应强度为0.4T;
(3)当通电导线与磁场方向平行时,导线受到的安培力为零;此时磁场的磁感应强度为0.4T.
已知条件如图所示,请在图中标出各通电线圈由于受力而在磁场中转动的方向.
正确答案
解:甲图,磁场的方向从左向右,根据左手定则知,线圈左边所受的安培力方向垂直纸面向外,右边所受的安培力方向垂直纸面向里,转动方向从上往下看,沿逆时针方向.
乙图,根据左手定则知,左边所受的安培力方向向上,右边所受安培力方向向下,线圈转动方向为顺时针方向.
丙图,根据左手定则知,FE边的左半部分所受的安培力垂直纸面向外,右半部分所受的安培力方向垂直纸面向里,CD边左半部分和右半部分所受的安培力方向与FE边相反,但是FE边所受的安培力大,可知从上往下看,线圈逆时针转动.
丁图,根据右手螺旋定则,知线框所处的磁场方向从上向下,根据左手定则知,上边所受的安培力方向向左,下边所受安培力方向向右,可知线框逆时针转动.
戊图,两磁体间的磁场为辐向磁场,根据左手定则知,左边所受的安培力垂直导线向下,右边所受的安培力垂直导线向上,即逆时针转动.
故答案为:如图所示.
解析
解:甲图,磁场的方向从左向右,根据左手定则知,线圈左边所受的安培力方向垂直纸面向外,右边所受的安培力方向垂直纸面向里,转动方向从上往下看,沿逆时针方向.
乙图,根据左手定则知,左边所受的安培力方向向上,右边所受安培力方向向下,线圈转动方向为顺时针方向.
丙图,根据左手定则知,FE边的左半部分所受的安培力垂直纸面向外,右半部分所受的安培力方向垂直纸面向里,CD边左半部分和右半部分所受的安培力方向与FE边相反,但是FE边所受的安培力大,可知从上往下看,线圈逆时针转动.
丁图,根据右手螺旋定则,知线框所处的磁场方向从上向下,根据左手定则知,上边所受的安培力方向向左,下边所受安培力方向向右,可知线框逆时针转动.
戊图,两磁体间的磁场为辐向磁场,根据左手定则知,左边所受的安培力垂直导线向下,右边所受的安培力垂直导线向上,即逆时针转动.
故答案为:如图所示.
如图所示,两平行金属导轨间的距离L=0.40m,金属导轨所在的平面与水平面夹角θ=37°,在导轨所在平面内,分布着磁感应强度B=0.50T、方向垂直于导轨所在平面的匀强磁场.金属导轨的一端接有电动势E=4.5V、内阻r=0.50Ω的直流电源.现把一个质量m=0.04kg的导体棒ab放在金属导轨上,导体棒恰好静止.导体棒与金属导轨垂直、且接触良好,导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R0=2.5Ω,金属导轨电阻不计,g取10m/s2.已知sin37°=0.60,cos37°=0.80,求:
(1)作出导体棒的受力图;
(2)通过导体棒的电流;
(3)导体棒受到的安培力大小;
(4)导体棒受到的摩擦力.
正确答案
解:(1)导体棒受重力,支持力,摩擦力和沿斜面向上的安培力,故受力分析图如图:
(2)由欧姆定律得:I=
(2)导体棒受到的安培力大小为:F=BIL=0.5×1.5×0.4N=0.3N
(3)假设导体棒受到的摩擦力沿导轨向上. 根据左手定则,导体棒受到的安培力沿导轨向上.则由平衡条件得:
F+f=mgsinθ
得:f=mgsinθ-F=-0.06N,沿斜面向下
答:(1)受力分析如图
(2)通过导体棒的电流是1.5A;
(3)导体棒受到的安培力大小为0.3N;
(4)导体棒受到的摩擦力大小为0.06N,方向沿斜面向下.
解析
解:(1)导体棒受重力,支持力,摩擦力和沿斜面向上的安培力,故受力分析图如图:
(2)由欧姆定律得:I=
(2)导体棒受到的安培力大小为:F=BIL=0.5×1.5×0.4N=0.3N
(3)假设导体棒受到的摩擦力沿导轨向上. 根据左手定则,导体棒受到的安培力沿导轨向上.则由平衡条件得:
F+f=mgsinθ
得:f=mgsinθ-F=-0.06N,沿斜面向下
答:(1)受力分析如图
(2)通过导体棒的电流是1.5A;
(3)导体棒受到的安培力大小为0.3N;
(4)导体棒受到的摩擦力大小为0.06N,方向沿斜面向下.
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