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题型:简答题
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简答题

在磁感应强度为5T的匀强磁场中,有一条与磁场方向垂直的通电直导线,电流为6A,导线长80cm,求通电直导线所受的安培力大小是多少?

正确答案

解:导线与磁场垂直,导线受到的安培力为:

F=BIL=5×6×0.8N=24N;

答:导线和磁场方向垂直时,通电导线所受安培力为24N

解析

解:导线与磁场垂直,导线受到的安培力为:

F=BIL=5×6×0.8N=24N;

答:导线和磁场方向垂直时,通电导线所受安培力为24N

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题型:简答题
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简答题

在倾角为θ的斜面上,放置一段电流为I、长度为L、质量为m的导体棒a(通电电流方向垂直纸面向里),如图所示,棒与斜面间摩擦因数μ<tanθ,欲使导体棒静止在斜面上,所加匀强磁场磁感应强度B的最小值是多少?如果要求导体棒a静止在斜面上且对斜面无压力,则所加匀强磁场磁感应强度又如何?

正确答案

解:(1)对a受力分析可知为保证a静止,

所加安培力的最小值应沿斜面向上,

大小为:F=mgsinθ-μmgcosθ=BminIL

方向垂直斜面向上.

(2)当a对斜面无压力时,斜面与a间摩擦力f=0,

对a受力分析可知,a只受重力与安培力两个力,

为保证a静止,则FA=mg,方向竖直向上,

所以应加水平向左的匀强磁场,

答:欲使导体棒静止在斜面上,所加匀强磁场磁感应强度B的最小值是,方向垂直斜面向上.

如果要求导体棒a静止在斜面上且对斜面无压力,则所加匀强磁场磁感应强度大小为,方向水平向左.

解析

解:(1)对a受力分析可知为保证a静止,

所加安培力的最小值应沿斜面向上,

大小为:F=mgsinθ-μmgcosθ=BminIL

方向垂直斜面向上.

(2)当a对斜面无压力时,斜面与a间摩擦力f=0,

对a受力分析可知,a只受重力与安培力两个力,

为保证a静止,则FA=mg,方向竖直向上,

所以应加水平向左的匀强磁场,

答:欲使导体棒静止在斜面上,所加匀强磁场磁感应强度B的最小值是,方向垂直斜面向上.

如果要求导体棒a静止在斜面上且对斜面无压力,则所加匀强磁场磁感应强度大小为,方向水平向左.

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简答题

平行的水平轨道MN、PQ与电源电阻等连成如图所示的电路,ab为金属细棒,与导轨接触良好且可在轨道上运动,整个装置处于竖直向上的匀强磁场中.已知电源电动势E=1.5V、内阻r=0.5Ω、ab棒质量为m=0.02kg、电阻Rab=3Ω、长度L=0.5m与轨道间的动摩擦因数μ=0.5,磁场的磁感应强度B=0.5T,不计轨道电阻.当开关S闭合时,ab棒恰好可以运动.重力加速度g=10m/s2.求:

(1)此时流过ab棒的电流;

(2)电阻R的阻值.

正确答案

解:(1)对导体棒受力分析可知BIL=μmg

解得

(2)ab两端的电压为U=RabI=3×0.4V=1.2V

电源内阻分的电压U=E-U=1.5-1.2V=0.3V

干路电流为

故流过电阻R的电流为I″=I′-I=0.6-0.4A=0.2A

故电阻的阻值为R=

答:(1)此时流过ab棒的电流为0.4A;

(2)电阻R的阻值为6Ω.

解析

解:(1)对导体棒受力分析可知BIL=μmg

解得

(2)ab两端的电压为U=RabI=3×0.4V=1.2V

电源内阻分的电压U=E-U=1.5-1.2V=0.3V

干路电流为

故流过电阻R的电流为I″=I′-I=0.6-0.4A=0.2A

故电阻的阻值为R=

答:(1)此时流过ab棒的电流为0.4A;

(2)电阻R的阻值为6Ω.

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简答题

如图所示是一种电磁泵,泵体是一个长方体,端面是一个边长为的正方形,长为,上下两面接在电源上,电压为(内阻不计).磁感应强度为的磁场指向面,液体电阻率为,密度为(液体原来不导电,在泵头通入导电剂后才导电)

求:(1)最大抽液高度;

(2)每秒钟抽液的质量.

正确答案

解:(1)当泵体上表面接电源的正极时,电流从上向下流过泵体,这时受到的磁场力水平向左,拉动液体

根据电阻定律,泵体内液体的电阻:R=ρ=ρ×=

因此流过泵体的电流I==

再根据安培力公式F=BIσ=

那么安培力产生的压强为P=

设最大被抽高度h,

对于液体来说,P=Dgh,则有:=Dgh

解得:h=

(2)在阻力不计的情况下,则有:mgh=

所以:==

答:(1)最大抽液高度

(2)每秒钟抽液的质量

解析

解:(1)当泵体上表面接电源的正极时,电流从上向下流过泵体,这时受到的磁场力水平向左,拉动液体

根据电阻定律,泵体内液体的电阻:R=ρ=ρ×=

因此流过泵体的电流I==

再根据安培力公式F=BIσ=

那么安培力产生的压强为P=

设最大被抽高度h,

对于液体来说,P=Dgh,则有:=Dgh

解得:h=

(2)在阻力不计的情况下,则有:mgh=

所以:==

答:(1)最大抽液高度

(2)每秒钟抽液的质量

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简答题

如图所示,E=10V,r=0.5W,导轨电阻不计棒ab质量m1=0.5Kg,R=1.5W,ab与导轨间m=0.4,有效长度L=0.2m,B=5T,重物质量m2=0.1Kg,求:棒匀速提升重物时,电源消耗的功率.

正确答案

解:棒受力如图所示.因为棒匀速运动,

N=m1g

f=μN=μm1g

F=ILB=μm1g+m2g

I=A

电源释放的功率为

P=EI=10×3=30W

答:电源释放的功率为30W.

解析

解:棒受力如图所示.因为棒匀速运动,

N=m1g

f=μN=μm1g

F=ILB=μm1g+m2g

I=A

电源释放的功率为

P=EI=10×3=30W

答:电源释放的功率为30W.

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简答题

在赤道附近地磁场可看做是沿南北方向的匀强磁场,磁感应强度的大小是0.50×10-4T.如果赤道上有一根沿东西方向的直导线,长40m,通有从东向西的电流30A,问地磁场对这根导线的作用力有多大?方向如何?

正确答案

解:安培力的公式可得:F=BIL=0.50×10-4×30×40N=6×10-2N;

方向竖直向下;

答:磁场对这根导线的作用力为6×10-2N,方向竖直向下

解析

解:安培力的公式可得:F=BIL=0.50×10-4×30×40N=6×10-2N;

方向竖直向下;

答:磁场对这根导线的作用力为6×10-2N,方向竖直向下

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简答题

如图所示,某导线长L=0.4m(米),通过它的电流I=25A(安培),垂直磁场方向放入B=0.2T(特斯拉)的匀强磁场中,求导线受到安培力的大小和方向?

正确答案

解:由于导线和磁场方向垂直,所以直导线受到安培力的大小为:

F=BIL=0.2×25×0.4m=2N

由左手定则可得安培力的方向竖直向上.

答:导线受到安培力的大小为2N,方向竖直向上.

解析

解:由于导线和磁场方向垂直,所以直导线受到安培力的大小为:

F=BIL=0.2×25×0.4m=2N

由左手定则可得安培力的方向竖直向上.

答:导线受到安培力的大小为2N,方向竖直向上.

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简答题

如图所示,边长为L、匝数为n的正方形金属线框,它的质量为m、电阻为R,用细线把它悬挂于一个有界的匀强磁场边缘.金属框的上半部处于磁场内,下半部处于磁场外,磁场随时间的变化规律为B=kt.已知细线所能承受的最大拉力为2mg,则从t=0开始,经多长时间细线会被拉断?

正确答案

解:根据法拉第电磁感应定律得:

   ②

   ③

联立①②③解得:,根据左手定则可知,安培力方向向下.

故当细线承受的最大拉力为2mg时有:

T=2mg=F+mg,将F代人解得:

故经过时间细线会被拉断.

解析

解:根据法拉第电磁感应定律得:

   ②

   ③

联立①②③解得:,根据左手定则可知,安培力方向向下.

故当细线承受的最大拉力为2mg时有:

T=2mg=F+mg,将F代人解得:

故经过时间细线会被拉断.

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简答题

如图所示,质量为3Kg的导体棒,放在间距为d=1m的水平放置的导轨上,其中电源电动势E=6V,内阻r=0.5Ω,定值电阻R0=11.5Ω,其它电阻均不计.(g取10m/s2)求:

(1)若磁场方向垂直导轨平面向上,大小为B=2T,此时导体棒静止不动,导轨与导体棒间的摩擦力为多大?方向如何?

(2)若磁场大小不变,方向与导轨平面成θ=60°角(仍与导体棒垂直),此时导体棒所受的摩擦力多大?

正确答案

解:(1)以金属棒为研究对象,

棒静止不动

水平方向Ff=F 方向向左

根据闭合电路欧姆定律得:

棒所受安培力F=BId

Ff=F=

(2)棒受力分析如图

棒与轨道间的最大静摩擦力增大,棒仍静止

答:(1)若磁场方向垂直导轨平面向上,大小为B=2T,此时导体棒静止不动,导轨与导体棒间的摩擦力为1N,方向向左

(2)若磁场大小不变,方向与导轨平面成θ=60°角(仍与导体棒垂直),此时导体棒所受的摩擦力为N

解析

解:(1)以金属棒为研究对象,

棒静止不动

水平方向Ff=F 方向向左

根据闭合电路欧姆定律得:

棒所受安培力F=BId

Ff=F=

(2)棒受力分析如图

棒与轨道间的最大静摩擦力增大,棒仍静止

答:(1)若磁场方向垂直导轨平面向上,大小为B=2T,此时导体棒静止不动,导轨与导体棒间的摩擦力为1N,方向向左

(2)若磁场大小不变,方向与导轨平面成θ=60°角(仍与导体棒垂直),此时导体棒所受的摩擦力为N

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简答题

如图所示,MN、PQ是两根平行且间距L=0.5m的金属导轨,它们与水平地面的夹角均为θ=37°,在M、P两点间连接一个电源,电动势E=10V,内阻r=0.1Ω,一质量为m=1kg的导体棒ab横放在两导轨上,其电阻R=0.9Ω,导轨及连接电源的导线电阻不计,导体棒与金属导轨的摩擦因数为μ=0.1,整个装置处在垂直水平面向上的匀强磁场中,求要使导体棒静止在导轨上,磁感应强度的最大值和最小值各是多少?

(sin37°=0.6,cos37°=0.8,结论可以用分数表示)

正确答案

解:对导体棒受力分析,

回路中的电流为I=

导体棒受到的安培力为F=BIL

当摩擦力沿斜面向上,磁感应强度最小,由共点力平衡得

mgsin37°-f-Fcos37°=0

mgcos37°+Fsin37°-FN=0

f=μFN

联立解得B=

当摩擦力沿斜面向下,磁感应强度最大,由共点力平衡得

mgsin37°+f-Fcos37°=0

mgcos37°+Fsin37°-FN=0

f=μFN

联立解得B=

 答:磁感应强度的最大值和最小值各是

解析

解:对导体棒受力分析,

回路中的电流为I=

导体棒受到的安培力为F=BIL

当摩擦力沿斜面向上,磁感应强度最小,由共点力平衡得

mgsin37°-f-Fcos37°=0

mgcos37°+Fsin37°-FN=0

f=μFN

联立解得B=

当摩擦力沿斜面向下,磁感应强度最大,由共点力平衡得

mgsin37°+f-Fcos37°=0

mgcos37°+Fsin37°-FN=0

f=μFN

联立解得B=

 答:磁感应强度的最大值和最小值各是

下一知识点 : 磁场对运动电荷的作用
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