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题型:简答题
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简答题

如图所示,两根平行光滑金属导轨P、Q水平放置,电阻不计,相距0.2m,上边沿与导轨垂直方向放一个质量为m=6×10-2Kg的均匀金属棒ab,通过电阻R2和电源相连.金属棒ab两端连在导轨间的电阻为R1=0.75Ω,电阻R2=2Ω,电源电动势E=6V,电源内阻r=0.25Ω,其他电阻不计.如果在装置所在的区域加一个匀强磁场,使ab对导轨的压力恰好是零,并使ab处于静止.求所加磁场磁感应强度的最小值和方向(取g=10m/s2).

正确答案

解:因ab静止,故安培力的方向竖直向上,因电流从a到b,由左手定则可知B方向水平向右.由闭合电路欧姆定律有:

I===2A   

导体棒受的安培力为:F=BIL

物体受力平衡:F=mg=6×10-2×10=0.6N

代入数值得:B===1.5T

答:所加磁场磁感应强度的最小值1.5T,方向水平向右.

解析

解:因ab静止,故安培力的方向竖直向上,因电流从a到b,由左手定则可知B方向水平向右.由闭合电路欧姆定律有:

I===2A   

导体棒受的安培力为:F=BIL

物体受力平衡:F=mg=6×10-2×10=0.6N

代入数值得:B===1.5T

答:所加磁场磁感应强度的最小值1.5T,方向水平向右.

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简答题

两条相距为1m的水平金属导轨上放置一根导电棒ab,处于竖直方向的匀强磁场中,如图所示,导电棒的质量是1.2kg,当棒中通入2A的电流时(电流方向是从a到b),它可在导轨上向右匀速滑动,如电流增大到4A时,棒可获得0.5m/s2的加速度.求:

(1)磁场的方向?

(2)磁场的磁感强度的大小?

(3)金属导轨对导电棒的摩擦力?

正确答案

解:①由左手定则,可知磁场方向向上.

②设滑动摩擦力为f,磁感应强度为B,可得:

BI1L-f=0

BI2L-f=ma

代入数据联立解得:

B=0.3T

f=0.6N

答::(1)磁场的方向向上

(2)磁场的磁感强度的大小为0.3T

(3)金属导轨对导电棒的摩擦力为0.6N

解析

解:①由左手定则,可知磁场方向向上.

②设滑动摩擦力为f,磁感应强度为B,可得:

BI1L-f=0

BI2L-f=ma

代入数据联立解得:

B=0.3T

f=0.6N

答::(1)磁场的方向向上

(2)磁场的磁感强度的大小为0.3T

(3)金属导轨对导电棒的摩擦力为0.6N

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简答题

如图,水平放置的金属导轨M、N,平行地置于竖直向上的匀强磁场中,M、N间距为L=0.5m,磁场的磁感强度大小为B=1T,金属棒ab的质量为m=0.4Kg,放在导轨上且与导轨垂直,棒ab与导轨M、N间的动摩擦因数为0.1,电源电动势为E=2V,内阻不计,R为电阻箱,导轨M、N及棒ab的电阻均不计,g取10m/s2,最大静摩擦力等于滑动摩擦力.求:

(1)当电阻箱阻值R1=5Ω时,闭合电键后棒ab受到的摩擦力为多大?

(2)要使棒ab滑动,电阻箱阻值R2最多为多大?

(3)若电阻箱阻值R3=1Ω,则闭合电键的瞬间,棒ab的加速度为多大?

正确答案

解:(1)闭合电键后棒ab受到的安培力:F=BIl=  最大静摩擦力为μmg=0.4N 则不动

        摩擦力f=F=0.2N

   (2)要使棒ab滑动,则F=   可得R2≤2.5Ω

   (3)由牛顿第二定律:   代入数据可得:a=1.5m/s2

答:1)当电阻箱阻值R1=5Ω时,闭合电键后棒ab受到的摩擦力为0.2N

(2)要使棒ab滑动,电阻箱阻值R2最多为2.5Ω

(3)若电阻箱阻值R3=1Ω,则闭合电键的瞬间,棒ab的加速度为1.5m/s2

解析

解:(1)闭合电键后棒ab受到的安培力:F=BIl=  最大静摩擦力为μmg=0.4N 则不动

        摩擦力f=F=0.2N

   (2)要使棒ab滑动,则F=   可得R2≤2.5Ω

   (3)由牛顿第二定律:   代入数据可得:a=1.5m/s2

答:1)当电阻箱阻值R1=5Ω时,闭合电键后棒ab受到的摩擦力为0.2N

(2)要使棒ab滑动,电阻箱阻值R2最多为2.5Ω

(3)若电阻箱阻值R3=1Ω,则闭合电键的瞬间,棒ab的加速度为1.5m/s2

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如图所示,铜棒ab长L1=0.1m,质量为6×10-2kg,两端与长为L2=1m的轻铜线相连,静止于竖直平面上.整个装置处在竖直向下的匀强磁场中,磁感应强度B=0.5T.现接通电源,使铜棒中保持有恒定电流通过,铜棒垂直纸面向外发生摆动.已知最大偏角为37°,则在此过程中铜棒的重力势能增加了多少?通过电流的大小为多少?方向如何?(不计空气阻力,sin37°=0.6,cos37°=0.8,g取10m/s2

正确答案

解:(1)铜棒上升的高度h=l(1-cos37°),则重力势能的增加量为:

△Ep=mgl(1-cos37°)=0.06×10×1×0.2J=0.12J

(2)对铜棒运用动能定理得:

FAlsin37°-mgl(1-cos37°)=0

代入数据解得:FA=0.2N

根据FA=BIL得:

I===4A;

根据左手定则可知,安培力的方向垂直棒向外,则电流方向由b到a;

答:(1)在此过程中铜棒的重力势能增加了0.12J;

(2)通电电流的大小为4A,其方向由b到a.

解析

解:(1)铜棒上升的高度h=l(1-cos37°),则重力势能的增加量为:

△Ep=mgl(1-cos37°)=0.06×10×1×0.2J=0.12J

(2)对铜棒运用动能定理得:

FAlsin37°-mgl(1-cos37°)=0

代入数据解得:FA=0.2N

根据FA=BIL得:

I===4A;

根据左手定则可知,安培力的方向垂直棒向外,则电流方向由b到a;

答:(1)在此过程中铜棒的重力势能增加了0.12J;

(2)通电电流的大小为4A,其方向由b到a.

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简答题

如图所示,质量为m=50g的铜棒长L=10cm,用长度均为l,质量可不计的两根软导线水平地悬吊在竖直向上的匀强磁场B中,已知B=0.50T,通电后棒向纸外偏转,当棒处于静止状态时,悬线与竖直方向的夹角为θ=37°.取g=10m/s2,已知sin37°=0.6,cos37°=0.8.求铜棒中电流的方向及电流的大小.

正确答案

解:棒子受力分析如图所示(侧视图).

根据共点力平衡知,安培力的方向垂直纸面向外,根据左手定则知,电流的方向由M到N.

根据平衡得:FA=mgtanθ=BIL

解得:I=

答:铜棒中的电流方向由M到N,大小为7.5A.

解析

解:棒子受力分析如图所示(侧视图).

根据共点力平衡知,安培力的方向垂直纸面向外,根据左手定则知,电流的方向由M到N.

根据平衡得:FA=mgtanθ=BIL

解得:I=

答:铜棒中的电流方向由M到N,大小为7.5A.

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简答题

赤道上的地磁场可以看成沿南北方向的匀强磁场,磁感应强度的大小是0.5×10-4T.如果赤道上有一根沿东西方向的导线,长为200m,载有从东到西的电流30A.地磁场对这根导线的作用力有多大?方向如何?

正确答案

解:匀强磁场方向为由南向北,而电流方向为从东向西.则由左手定则可得安培力的方向为竖直向下.

安培力的大小为F=BIL 

代入数据解得:F=0.3N    

答:导线受到的安培力大小为0.3N;方向为竖直向下.

解析

解:匀强磁场方向为由南向北,而电流方向为从东向西.则由左手定则可得安培力的方向为竖直向下.

安培力的大小为F=BIL 

代入数据解得:F=0.3N    

答:导线受到的安培力大小为0.3N;方向为竖直向下.

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简答题

如图所示,一根金属棒MN,两端用细软导线连接后悬挂于固定的金属棒PQ上的a、b两点,该导体框处于一足够大的匀强磁场内,该磁场的方向垂直纸面向里.当该磁场强度逐渐增大时,以下判断正确的______

A.悬线的弹力变小

B.悬线的弹力变大

C.悬线的弹力不变

D.以上说法均不正确.

正确答案

解:当该磁场强度逐渐增大时,根据楞次定律可知回路中感应电流的磁场方向向外,根据安培定则可知MN中电流方向由M指向N,根据左手定则可知MN所受安培力向上,设悬线拉力为T,则有:

T=mg-BIL

由于磁场不断增强,安培力F=BIL逐渐增大,因此悬线拉力T将变小,故BCD错误,A正确.

故选A.

解析

解:当该磁场强度逐渐增大时,根据楞次定律可知回路中感应电流的磁场方向向外,根据安培定则可知MN中电流方向由M指向N,根据左手定则可知MN所受安培力向上,设悬线拉力为T,则有:

T=mg-BIL

由于磁场不断增强,安培力F=BIL逐渐增大,因此悬线拉力T将变小,故BCD错误,A正确.

故选A.

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简答题

在图中,表示一根通电直导线在匀强磁场受力的情况.已知导线垂直磁场方向,请将未标出的那个物理量方向标出:(在答题纸上标出)

正确答案

解:电流、磁场和安培力三者之间的关系满足左手定则,根据左手定则分别判断后得出第三个量的方向如图中红色的所示.

解析

解:电流、磁场和安培力三者之间的关系满足左手定则,根据左手定则分别判断后得出第三个量的方向如图中红色的所示.

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简答题

有一小段通电导线,长为10厘米,其中的电流强度为5安培,把它置于匀强磁场中某处,受到的磁场力为100牛顿,则该处的磁感应强度B是多少?

正确答案

解:当导线与磁场垂直时

根据磁感应强度的定义式有:

得:

故磁场的强度最小为200T

答:该处的磁感应强度B最小为200T

解析

解:当导线与磁场垂直时

根据磁感应强度的定义式有:

得:

故磁场的强度最小为200T

答:该处的磁感应强度B最小为200T

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简答题

如图所示,电源电动势E=2V,r=0.5Ω,竖直导轨电阻可忽略,金属棒的质量m=0.1kg,R=0.5Ω,它与导体轨道的动摩擦因数μ=0.4,有效长度为0.2m,靠在导轨的外面,为使金属棒不下滑,我们施一与纸面夹角为60°且与导线垂直向外的磁场,认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力,求:

(1)此磁场是斜向上还是斜向下?

(2)B的范围是多少?(计算结果保留2位有效数字)(=1.73,g取10m/s2

正确答案

解:以静止的金属棒为研究对象,画出其侧视图,受力如图.

要使金属棒静止,通电金属棒所受安培力一定要有向左的分量,由左手定则判定磁场方向应斜向下,

根据平衡条件,若摩擦力方向向上,则:B1ILsin60°+uB1ILcos60°=mg

若摩擦力方向向下,则:B2ILsin60°-uB2ILcos60°=mg

电流为:I=

代入数据解得:B1=2.3T,B2=3.8T.

B的范围为2.3T≤B≤3.8T.

答:(1)磁场方向应斜向下.

(2)B的范围为2.3T≤B≤3.8T.

解析

解:以静止的金属棒为研究对象,画出其侧视图,受力如图.

要使金属棒静止,通电金属棒所受安培力一定要有向左的分量,由左手定则判定磁场方向应斜向下,

根据平衡条件,若摩擦力方向向上,则:B1ILsin60°+uB1ILcos60°=mg

若摩擦力方向向下,则:B2ILsin60°-uB2ILcos60°=mg

电流为:I=

代入数据解得:B1=2.3T,B2=3.8T.

B的范围为2.3T≤B≤3.8T.

答:(1)磁场方向应斜向下.

(2)B的范围为2.3T≤B≤3.8T.

下一知识点 : 磁场对运动电荷的作用
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