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题型:简答题
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简答题

一根长2m的直导线,通有1A的电流,把它放在B=0.2T的匀强磁场中,并与磁场方向垂直,导线所受的安培力有多大?方向如何?

正确答案

解:通电导线所受安培力方向由左手定则判定:水平向右.

安培力的大小为:

F=IBL=1×2×0.2N=0.4N

答:通电导线所受的安培力方向为水平向右;该通电导线受到的安培力大小为0.4N.

解析

解:通电导线所受安培力方向由左手定则判定:水平向右.

安培力的大小为:

F=IBL=1×2×0.2N=0.4N

答:通电导线所受的安培力方向为水平向右;该通电导线受到的安培力大小为0.4N.

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题型:简答题
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简答题

某直导体棒长0.2m,垂直放在磁感应强度为0.5T的匀强磁场中,电阻10Ω,通过电流0.5A,通电时间1min,求

(1)导体受到的安培力多大?

(2)通过导体电荷量多少?

(3)导体棒发热功率及产生热量分别为多少?

正确答案

解:(1)安培力F=BIL=0.5×0.5×0.2N=0.05N;

(2)由I=可知:

电荷量q=It=0.5A×60s=30C;

(3)导体棒的发热功率:P=I2R=(0.5)2×10=2.5W;

热量Q=Pt=2.5×60=150J;

答:(1)安培力为0.05N;

    (2)通过导体电荷量为30C;

    (3)发热功率为2.5W;产生的热量为150J.

解析

解:(1)安培力F=BIL=0.5×0.5×0.2N=0.05N;

(2)由I=可知:

电荷量q=It=0.5A×60s=30C;

(3)导体棒的发热功率:P=I2R=(0.5)2×10=2.5W;

热量Q=Pt=2.5×60=150J;

答:(1)安培力为0.05N;

    (2)通过导体电荷量为30C;

    (3)发热功率为2.5W;产生的热量为150J.

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简答题

画出图中导体受到的安培力的方向.

正确答案

解:根据左手定则知,左图安培力的方向水平向左,右图安培力的方向竖直向上.如图所示:

故答案为:如图所示.

解析

解:根据左手定则知,左图安培力的方向水平向左,右图安培力的方向竖直向上.如图所示:

故答案为:如图所示.

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简答题

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,求:

(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?试在图中标出安培力的方向.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:B===0.4T

(2)导线受到的安培力为:F=BIL=0.4×2×0.2N=0.16N

由左手定则知方向竖直向上,此时磁感应强度为0.4T.

答:(1)磁感应强度为0.4T;

(2)F=0.16N;方向竖直向上;B=0.4T

解析

解:(1)磁场的磁感应强度为:B===0.4T

(2)导线受到的安培力为:F=BIL=0.4×2×0.2N=0.16N

由左手定则知方向竖直向上,此时磁感应强度为0.4T.

答:(1)磁感应强度为0.4T;

(2)F=0.16N;方向竖直向上;B=0.4T

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简答题

如图所示,在一个范围足够大、垂直纸面向里的匀强磁场中,用绝缘细线将金属棒吊起,使其呈水平状态.已知金属棒长L=0.1m,质量m=0.05kg,棒中通有I=10A的向右的电流,取g=10m/s2

(1)若磁场的磁感应强度B=0.2T,求此时金属棒受到的安培力F的大小,方向向哪?

(2)若细线拉力恰好为零,求磁场的磁感应强度B的大小.

正确答案

解:(1)根据左手定则可知安培力向下

此时金属棒受到的安培力大小F=BIL=0.2×10×0.1N=0.2N

有共点力平衡可得

(2)悬线拉力恰好为零,金属棒沿竖直方向受重力和安培力,

由金属棒静止可知安培力F´=mg

所以此时金属棒中的电流I´=

答:(1)安培力方向向下,拉力为0.35N;

(2)改变通过金属棒的电流大小,若细线拉力恰好为零,此时棒中通有电流的大小0.5A

解析

解:(1)根据左手定则可知安培力向下

此时金属棒受到的安培力大小F=BIL=0.2×10×0.1N=0.2N

有共点力平衡可得

(2)悬线拉力恰好为零,金属棒沿竖直方向受重力和安培力,

由金属棒静止可知安培力F´=mg

所以此时金属棒中的电流I´=

答:(1)安培力方向向下,拉力为0.35N;

(2)改变通过金属棒的电流大小,若细线拉力恰好为零,此时棒中通有电流的大小0.5A

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简答题

地球是个大磁体,在赤道上,地磁场可以看成沿南北方向的匀强磁场.如果赤道某处的B大小为0.5×10-4T,在赤道上有一根东西方向的直导线,长20m,载有流向从东往西的电流30A.地磁场对这根导线的作用力多大,方向如何?

正确答案

解:地磁场的磁感应强度为0.5×10-4 T,方向由南向北,导线垂直于地磁场放置,长度为20 m,载有电流30 A,

则其所受安培力为:

F=BIL=0.5×10-4×30×20 N=3.0×10-2 N,

根据左手定则可以判断导线所受安培力的方向竖直向下.

答:地磁场对这根导线的作用力3.0×10-2 N,竖直向下.

解析

解:地磁场的磁感应强度为0.5×10-4 T,方向由南向北,导线垂直于地磁场放置,长度为20 m,载有电流30 A,

则其所受安培力为:

F=BIL=0.5×10-4×30×20 N=3.0×10-2 N,

根据左手定则可以判断导线所受安培力的方向竖直向下.

答:地磁场对这根导线的作用力3.0×10-2 N,竖直向下.

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简答题

如图所示的立体图中,质量m,长L,通有电流为I的导体棒ab静止在水平导轨上,匀强磁场磁感应强度为B,其方向与导轨平面成θ角斜向下并与ab垂直,ab处于静止状态.

求:

(1)棒ab受到的摩擦力Ff大小和方向

(2)受到的支持力FN

正确答案

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,

由平衡条件得:

水平方向:Ff=Fsinθ=BILsinθ,方向:水平向左;

N竖直方向:FN=mg+Fcosθ=mg+BILcosθ,方向:竖直向上;

答:(1)摩擦力的大小为BILsinθ,方向:水平向左.

(2)受到的支持力的大小为mg+BILcosθ,方向:竖直向上.

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,

由平衡条件得:

水平方向:Ff=Fsinθ=BILsinθ,方向:水平向左;

N竖直方向:FN=mg+Fcosθ=mg+BILcosθ,方向:竖直向上;

答:(1)摩擦力的大小为BILsinθ,方向:水平向左.

(2)受到的支持力的大小为mg+BILcosθ,方向:竖直向上.

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简答题

如图所示中,一根质量为m,长为L的通电直导线垂直于纸面放置,通电导线中电流强度为I,方向垂直于纸面向内.当加上一个匀强磁场后,导体能够静止在倾角为θ的斜面上,问:

(1)如果斜面光滑,所加的匀强磁场的磁感应强度B1最小值和方向.

(2)如果斜面粗糙,所加匀强磁场的磁感应强度大小为B2,方向竖直向上,导体保持静止状态,求此时导线所受的摩擦力.

正确答案

解:(1)对导体棒受力分析,受重力、支持力和安培力,三力平衡:

当安培力平行斜面向上时最小,故安培力的最小值为:

Fm=mgsinθ

故磁感应强度的最小值为:

B=

根据左手定则,磁场方向垂直斜面向下;

(2)导线处于静止状态,安培力沿斜面方向的分力小于重力沿斜面方向的分力则应有向下运动的趋势,此时摩擦力应向上则:mgsinθ-B2ILcosθ-f=0

f=mgsinθ-B2ILcosθ

安培力沿斜面方向的分力大于重力沿斜面方向的分力则应有向上运动的趋势,此时摩擦力应向下:

f=B2ILcosθ-mgsinθ

答:(1)如果斜面光滑,所加的匀强磁场的磁感应强度B1最小值为和方向垂直斜面向下.

(2)如果斜面粗糙,所加匀强磁场的磁感应强度大小为B2,方向竖直向上,导体保持静止状态,此时导线所受的摩擦力为mgsinθ-B2ILcosθ,或B2ILcosθ-mgsinθ

解析

解:(1)对导体棒受力分析,受重力、支持力和安培力,三力平衡:

当安培力平行斜面向上时最小,故安培力的最小值为:

Fm=mgsinθ

故磁感应强度的最小值为:

B=

根据左手定则,磁场方向垂直斜面向下;

(2)导线处于静止状态,安培力沿斜面方向的分力小于重力沿斜面方向的分力则应有向下运动的趋势,此时摩擦力应向上则:mgsinθ-B2ILcosθ-f=0

f=mgsinθ-B2ILcosθ

安培力沿斜面方向的分力大于重力沿斜面方向的分力则应有向上运动的趋势,此时摩擦力应向下:

f=B2ILcosθ-mgsinθ

答:(1)如果斜面光滑,所加的匀强磁场的磁感应强度B1最小值为和方向垂直斜面向下.

(2)如果斜面粗糙,所加匀强磁场的磁感应强度大小为B2,方向竖直向上,导体保持静止状态,此时导线所受的摩擦力为mgsinθ-B2ILcosθ,或B2ILcosθ-mgsinθ

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简答题

如图(a)所示,在间距L=0.5m、倾角θ=37°的光滑倾斜导轨上,水平地放着一质量为m=0.02kg的通电导体棒ab,电流大小为I=2.0A.为使导体棒ab在斜面上静止,可在平行纸面的方向加一匀强磁场.

(1)若磁感应强度方向水平向左,如图(b)所示,请在图中标出导体棒ab中电流的方向,并作出它的受力示意图;

(2)若磁感应强度方向竖直向上,如图(c)所示,求出此状态时的磁感应强度B2的大小.

(3)如果导体棒中的电流改为图(d)所示,磁场的方向可在纸面内改变,现欲使导体棒仍能静止在导轨上,所加的匀强磁场的方向范围是什么?请画在图(d)中.

正确答案

解:(1)ab的受力示意如图,由左手定则判断电流的方向如图(b)所示

(2)导体棒受重力、支持力和安培力,三力平衡,运用合成法,

结合几何知识得:金属棒所受的磁场力:

F=mgtanθ=0.02×10×=0.15N

则磁感应强度的大小:

B2===0.15T

(3)若既要使导体棒静止在斜面上,安培力应该在支持力反向延长线与重力反向延长线的夹角之间,如图圆弧范围:

由左手定则判断则磁场的方向范围为:

答:(1)电流方向如图所示,受力示意图如图所示.

(2)受力示意图如图所示,磁感应强度B2的大小为0.15T.

(3)如图(d).

解析

解:(1)ab的受力示意如图,由左手定则判断电流的方向如图(b)所示

(2)导体棒受重力、支持力和安培力,三力平衡,运用合成法,

结合几何知识得:金属棒所受的磁场力:

F=mgtanθ=0.02×10×=0.15N

则磁感应强度的大小:

B2===0.15T

(3)若既要使导体棒静止在斜面上,安培力应该在支持力反向延长线与重力反向延长线的夹角之间,如图圆弧范围:

由左手定则判断则磁场的方向范围为:

答:(1)电流方向如图所示,受力示意图如图所示.

(2)受力示意图如图所示,磁感应强度B2的大小为0.15T.

(3)如图(d).

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简答题

如图所示,ab,cd为两根相距2m的平行金属导轨,水平放置在竖直向下的匀强磁场中,磁场强度B=8x10-2T,现通以10A的电流,电流方向从M到N,求此时MN导体受到安培力的大小并说出安培力的方向.

正确答案

解:当B与I垂直时,F=BIL=8×10-2T×10A×2m=1.6N

由左手定则判断安培力的方向向右;

答:此时MN导体受到安培力的大小1.6N,安培力的方向向右.

解析

解:当B与I垂直时,F=BIL=8×10-2T×10A×2m=1.6N

由左手定则判断安培力的方向向右;

答:此时MN导体受到安培力的大小1.6N,安培力的方向向右.

下一知识点 : 磁场对运动电荷的作用
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