- 磁场对通电导线的作用
- 共6047题
图为一电流表的原理示意图.质量为m的均质细金属棒MN的中点处通过一绝缘挂钩与一竖直悬挂的弹簧相连,弹簧劲度系数为k.在矩形区域abcd内有匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向垂直纸面向外.与MN的右端N连接的一绝缘轻指针可指示标尺上的读数,MN的长度大于
.当MN中没有电流通过且处于平衡状态时,MN与矩形区域的cd边重合;当MN中有电流通过时,指针示数可表示电流强度.
(1)当电流表示数为零时,弹簧伸长多少?(重力加速度为g)
(2)若要电流表正常工作,MN的哪一端应与电源正极相接?
(3)若k=2.0N/m,=0.20m,
=0.050m,B=0.20T,此电流表的量程是多少?若将此量程扩大2倍,磁感应强度应又变为多大?(不计通电时电流产生的磁场的作用)
正确答案
解:(1)设弹簧的伸长为△x,则有mg=k△x ①
由①式得△x=
(2)为使电流表正常工作,作用于通有电流的金属棒
MN的安培力必须向下.因此M端应接正极.
(3)设满量程时通过MN的电流强度为Im,则有
联立①③并代入数据得Im=2.5 A
设量程扩大后,磁感应强度变为B′,则有
代入数据得B′=0.10 T
答:(1)当电流表示数为零时,弹簧伸长
(2)若要电流表正常工作,M端应与电源正极相接
(3)若k=2.0N/m,=0.20m,
=0.050m,B=0.20T,此电流表的量程是2.5A,若将此量程扩大2倍,磁感应强度应又变为0.10T
解析
解:(1)设弹簧的伸长为△x,则有mg=k△x ①
由①式得△x=
(2)为使电流表正常工作,作用于通有电流的金属棒
MN的安培力必须向下.因此M端应接正极.
(3)设满量程时通过MN的电流强度为Im,则有
联立①③并代入数据得Im=2.5 A
设量程扩大后,磁感应强度变为B′,则有
代入数据得B′=0.10 T
答:(1)当电流表示数为零时,弹簧伸长
(2)若要电流表正常工作,M端应与电源正极相接
(3)若k=2.0N/m,=0.20m,
=0.050m,B=0.20T,此电流表的量程是2.5A,若将此量程扩大2倍,磁感应强度应又变为0.10T
在匀强磁场中,有一根长1m的通电导线,导线中的电流为A,这根导线与磁场方向垂直时,所受的安培力为×10-2N,求
①磁感应强度的大小;
②2cm的导线所受到的安培力为2x10-4N,导线中的电流为多少?
③这根导线与磁场方向平行时,所受的安培力.
正确答案
解:(1)磁感应强度的大小B=
故磁感应强度的大小为10-2T.
(2)I=
故导线中的电流大小为1A.
(3)若磁场的方向与导线方向平行,则安培力F=0.
解析
解:(1)磁感应强度的大小B=
故磁感应强度的大小为10-2T.
(2)I=
故导线中的电流大小为1A.
(3)若磁场的方向与导线方向平行,则安培力F=0.
如果磁场相对于导体转动,在导体中会产生______,使导体受到安培力作用,安培力使导体运动起来.交流感应电动机就是利用______的原理工作的.
正确答案
解:磁场相对于导体转动,导体所在空间某点的磁场是周期性变化的,会产生周期性变化电场,从而在导体中激发出周期性的感应电流,这就是交流感应电动机的工作原理,是电磁感应现象;
故答案为:感应电流,电磁感应.
解析
解:磁场相对于导体转动,导体所在空间某点的磁场是周期性变化的,会产生周期性变化电场,从而在导体中激发出周期性的感应电流,这就是交流感应电动机的工作原理,是电磁感应现象;
故答案为:感应电流,电磁感应.
(2015秋•红河州校级月考)把长L=0.2m的导体棒置于磁感应强度B=1.0×10-2T的匀强磁场中,使导体棒和磁场方向垂直,若通过导体棒的电流I=3.0A,导体的电阻R=30Ω.求:
(1)导体棒所受的安培力的大小;
(2)2min内电流通过导体产生的热量.
正确答案
解:(1)导体棒与匀强磁场垂直,则安培力大小为:
F=BIL=1.0×10-2×3.0×0.2N=6×10-3N;
(2)2min内电流通过导体产生的热量:
Q=I2Rt=32×30×120J=32400J.
答:(1)导体棒所受的安培力的大小为6×10-3N;
(2)2min内电流通过导体产生的热量为32400J.
解析
解:(1)导体棒与匀强磁场垂直,则安培力大小为:
F=BIL=1.0×10-2×3.0×0.2N=6×10-3N;
(2)2min内电流通过导体产生的热量:
Q=I2Rt=32×30×120J=32400J.
答:(1)导体棒所受的安培力的大小为6×10-3N;
(2)2min内电流通过导体产生的热量为32400J.
在匀强磁场中,有一条长1.2m电阻为6Ω的通电导线,导线中的电流为5A,导线与磁场方向垂直时,所受安培力为1.8N,求:
(1)磁感应强度B的大小.
(2)10s内电流在导线上产生的热量.
正确答案
解:(1)由F=BIL得磁感应强度为:
B==
=0.3T.
(2)导线上产生的热量为:
Q=I2Rt=52×6×10=1500J.
答:(1)磁感应强度B的大小为0.3T.
(2)10s内电流在导线上产生的热量为1500J.
解析
解:(1)由F=BIL得磁感应强度为:
B==
=0.3T.
(2)导线上产生的热量为:
Q=I2Rt=52×6×10=1500J.
答:(1)磁感应强度B的大小为0.3T.
(2)10s内电流在导线上产生的热量为1500J.
如图所示,竖直绝缘杆处于彼此垂直,大小分别为E和B的匀强电磁场中,电场方向水平向右,磁场方向垂直纸面向外,一个质量为m,带正电为q的小球从静止开始沿杆下滑,且与杆的动摩擦因数为μ,问:
(1)小球速度多大时,小球加速度最大?是多少?
(2)小球下滑的最大速度是多少?
正确答案
解:(1)小球受重力、摩擦力(可能有)、弹力(可能有)、向左的洛伦兹力、向右的电场力,当洛伦兹力等于电场力时,合力等于重力,加速度最大,故:
mg=ma
qE=qvB
解得:
a=g
v=
(2)当洛伦兹力大于电场力,且滑动摩擦力与重力平衡时,速度最大,根据平衡条件,有
qvB-qE-N=0
f=μN=mg
解得:
v=
答:(1)小球速度为时,小球加速度最大,是g;
(2)小球下滑的最大速度是为.
解析
解:(1)小球受重力、摩擦力(可能有)、弹力(可能有)、向左的洛伦兹力、向右的电场力,当洛伦兹力等于电场力时,合力等于重力,加速度最大,故:
mg=ma
qE=qvB
解得:
a=g
v=
(2)当洛伦兹力大于电场力,且滑动摩擦力与重力平衡时,速度最大,根据平衡条件,有
qvB-qE-N=0
f=μN=mg
解得:
v=
答:(1)小球速度为时,小球加速度最大,是g;
(2)小球下滑的最大速度是为.
一个通有2A恒定电流的直导线长度为0.2m,垂直于匀强磁场方向放置于磁场中,磁感应强度为0.5T,则导线受多大安培力?
正确答案
解:长度为0.2m的通电直导线,垂直放置于匀强磁场的磁感应强度为0.5T,通入电流为2A,则由公式可得安培力的大小为:
F=BIL=0.5×2×0.2N=0.2N
答:导线受安培力大小为0.2N.
解析
解:长度为0.2m的通电直导线,垂直放置于匀强磁场的磁感应强度为0.5T,通入电流为2A,则由公式可得安培力的大小为:
F=BIL=0.5×2×0.2N=0.2N
答:导线受安培力大小为0.2N.
在倾角θ=30°的斜面上,固定一金属框,宽L=0.25m,接入电动势E=12V、内阻不计的电池.垂直框面放有一根质量m=0.2kg的金属棒ab,它与框架的动摩擦因数为
,整个装置放在磁感应强度B=0.8T的垂直斜面向上的匀强磁场中.当调节滑动变阻器R的阻值在什么范围内时,可使金属棒静止在框架上?(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,框架与棒的电阻不计,g=10m/s2)
正确答案
解:当安培力较小,摩擦力方向向上时:
得:
当安培力较大,摩擦力方向向下时:
得:
答:滑动变阻器R的取值范围应为1.6Ω≤R≤4.8Ω
解析
解:当安培力较小,摩擦力方向向上时:
得:
当安培力较大,摩擦力方向向下时:
得:
答:滑动变阻器R的取值范围应为1.6Ω≤R≤4.8Ω
如图所示,用轻导线悬挂起来,处于水平方向的金属棒CD质量为m,整个装置处于一匀强磁场中,金属棒中通以电流I,稳定时其偏离竖直方向的角度为α.
(1)若磁场方向竖直向上,则金属棒中电流方向如何?磁感应强度大小如何?
(2)若要使磁感应强度最小,则磁场方向如何?磁感应强度大小如何?
正确答案
解:(1)金属棒在重力mg、悬线拉力T、安培力F作用下处于平衡,
则F=mgtanα
F=BIL
B=tanα
(2)要使磁感应强度最小,应使棒受的安培力最小,则Fmin=mgsinα
得Bmin=
方向平行于悬线向上
答:(1)磁感应强度B为tanα;
(2)所需匀磁场的磁感应强度B的最小值为得,方向平行于悬线向上
解析
解:(1)金属棒在重力mg、悬线拉力T、安培力F作用下处于平衡,
则F=mgtanα
F=BIL
B=tanα
(2)要使磁感应强度最小,应使棒受的安培力最小,则Fmin=mgsinα
得Bmin=
方向平行于悬线向上
答:(1)磁感应强度B为tanα;
(2)所需匀磁场的磁感应强度B的最小值为得,方向平行于悬线向上
小明在研究性学习中设计了一种可测量磁感应强度的实验,其装置如图所示,在该实验中,磁铁固定在水平放置的电子测力计上,此时电子测力计的读数为G1=25N,磁铁两极之间的磁场可视为水平匀强磁场,其余区域磁场不计.直金属棒AB的两端通过导线与一电阻连接成闭合回路,总阻值为R=0.18Ω.若让金属棒水平且垂直于磁场,以恒定的速率v=4m/s在磁场中沿竖直方向运动,这时电子测力计的读书为G2=27N,金属棒在磁场中的长度L=0.6m.
(1)判断金属棒的运动方向,(竖直向上或竖直向下).
(2)求金属棒匀速运动时所受安培力的大小
(3)磁感应强度的大小为多少?
正确答案
解:(1)安培力增加了,根据楞次定律的“来拒去留”的结论,金属棒的运动方向竖直向下;
(2)根据平衡条件,有:
F+G1-G2=0
解得:
F=G2-G1=27-25=2N
(3)根据安培力公式,有:
F=BIL=2N
根据切割公式,有:
E=BLv
根据欧姆定律,有:
I=
联立解得:
B=0.5 T
答:(1)金属棒的运动方向为竖直向下;
(2)金属棒匀速运动时所受安培力的大小为2N;
(3)磁感应强度的大小为0.5T.
解析
解:(1)安培力增加了,根据楞次定律的“来拒去留”的结论,金属棒的运动方向竖直向下;
(2)根据平衡条件,有:
F+G1-G2=0
解得:
F=G2-G1=27-25=2N
(3)根据安培力公式,有:
F=BIL=2N
根据切割公式,有:
E=BLv
根据欧姆定律,有:
I=
联立解得:
B=0.5 T
答:(1)金属棒的运动方向为竖直向下;
(2)金属棒匀速运动时所受安培力的大小为2N;
(3)磁感应强度的大小为0.5T.
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