- 磁场对通电导线的作用
- 共6047题
如图所示,一根长为L,质量m的铜棒MN,由两根相同的弹簧水平悬挂在匀强磁场中,磁感应强度为B,此时,弹簧伸长x0.当铜棒通以电流时,弹簧又伸长x0,求电流方向和电流强度.
正确答案
解:对原状态时的铜棒,根据平衡条件:
kx0=mg,得:k=
通电流后,棒受向下安培力:
k•2x0=mg+F
得:F=mg
即ILB=mg得:I=,由右手定则判断电流方向由N向M.
答:电流大小为,由右手定则判断电流方向由N向M.
解析
解:对原状态时的铜棒,根据平衡条件:
kx0=mg,得:k=
通电流后,棒受向下安培力:
k•2x0=mg+F
得:F=mg
即ILB=mg得:I=,由右手定则判断电流方向由N向M.
答:电流大小为,由右手定则判断电流方向由N向M.
如图所示,把长为L的导体棒置于竖直向下的匀强磁场中,导体棒与磁场方向垂直,棒中通有电流I,导体棒所受安培力为F,则该处的磁感应强度为多少?若通入的电流增大为原来的2倍,则该处的磁感应强度为多少?此时导体棒受到的安培力为多大?
正确答案
解:由于导体棒与磁场方向垂直,根据磁感应强度的定义得:;根据左手定则可以判断出安培力的方向垂直于纸面向里;
磁感应强度和电流无关;故增大电流不会改变磁感应强度;
此时的安培力为:F′=2BIL=2F;
答:磁感应强度为,垂直纸面向里;入的电流增大为原来的2倍,则该处的磁感应强度仍为
;安培力大小为2F;
解析
解:由于导体棒与磁场方向垂直,根据磁感应强度的定义得:;根据左手定则可以判断出安培力的方向垂直于纸面向里;
磁感应强度和电流无关;故增大电流不会改变磁感应强度;
此时的安培力为:F′=2BIL=2F;
答:磁感应强度为,垂直纸面向里;入的电流增大为原来的2倍,则该处的磁感应强度仍为
;安培力大小为2F;
一根长L=30cm的导线垂直磁感线方向放入如图所示的匀强磁场中,通入向右的电流.
(1)当导线中通以I1=2A的电流时,导线受到的安培力大小为1.8×10-6N,则该磁场的磁感应强度为多少?
(2)若该导线中通以I2=2.5A的电流,则此时导线所受安培力大小是多少?方向如何.
正确答案
解:(1)根据F=BIL得:B==3×10-6T
(2)若该导线中通以I2=2.5A的电流,则此时导线所受安培力为:F′=BIL=3×10-6×2.5×0.3=2.25×10-6N.方向垂直于纸面向里
答:①该磁场的磁感应强度为3×10-6T;
②若该导线中通以I2=2.5A的电流,则此时导线所受安培力大小是2.25×10-6N,方向垂直纸面向里.
解析
解:(1)根据F=BIL得:B==3×10-6T
(2)若该导线中通以I2=2.5A的电流,则此时导线所受安培力为:F′=BIL=3×10-6×2.5×0.3=2.25×10-6N.方向垂直于纸面向里
答:①该磁场的磁感应强度为3×10-6T;
②若该导线中通以I2=2.5A的电流,则此时导线所受安培力大小是2.25×10-6N,方向垂直纸面向里.
如图所示,在与水平方向成60°角的光滑金属导轨间连一电源,电源电动势E=1.5V,内阻r=0.5Ω,在相距L=1m的平行导轨上垂直于导轨放一重为0.3N的金属棒ab,棒在两导轨间电阻R=4.5Ω,其余电阻不计,磁场方向竖直向上,这是棒恰好静止.求:
(1)流过金属棒的电流强度大小;
(2)匀强磁场的磁感应强度.
正确答案
解:(1)根据闭合电路的欧姆定律可知:
(2)导体ab处于平衡状态,故有:IBL=mgtan60°
代入数据解得:B=
答:(1)流过金属棒的电流强度大小为0.3A;
(2)匀强磁场的磁感应强度T
解析
解:(1)根据闭合电路的欧姆定律可知:
(2)导体ab处于平衡状态,故有:IBL=mgtan60°
代入数据解得:B=
答:(1)流过金属棒的电流强度大小为0.3A;
(2)匀强磁场的磁感应强度T
如图所示,在与水平方向成α角的光滑金属导轨间连一电源,在相距L的平行导轨上放一质量为m的金属棒CD,磁场方向竖直向上,当金属棒中电流强度为I时,棒恰好处于静止状态,求:
(1)匀强磁场的磁感应强度;
(2)CD棒对导轨的压力.
正确答案
解:(1)作出受力侧视图,如图.导体棒处于静止状态,根据平衡条件得
F安=mgtanα,
又导体棒与磁场垂直,F安=BIL,则
(2)棒对导轨的压力FN,则:
所以:
答:(1)匀强磁场的磁感应强度;
(2)棒对导轨的压力大小为,方向垂直导轨向下.
解析
解:(1)作出受力侧视图,如图.导体棒处于静止状态,根据平衡条件得
F安=mgtanα,
又导体棒与磁场垂直,F安=BIL,则
(2)棒对导轨的压力FN,则:
所以:
答:(1)匀强磁场的磁感应强度;
(2)棒对导轨的压力大小为,方向垂直导轨向下.
如图,把质量m=10g,长L=0.2m的导体棒用两根细线悬挂于磁感应强度B=1.0×10-2T的匀强磁场中,使导体棒和磁场方向垂直,要使细线中拉力为零,且导体棒静止,导体棒中的电流大小和方向应满足什么条件.
正确答案
解:细线中拉力为零,说明安培力竖直向上,根据左手定则,电流的方向为从左到右.
根据安培力公式有:F=BIL
则:I=
又F=mg
即:
答:电流大小为50A和方向应满足从左向右
解析
解:细线中拉力为零,说明安培力竖直向上,根据左手定则,电流的方向为从左到右.
根据安培力公式有:F=BIL
则:I=
又F=mg
即:
答:电流大小为50A和方向应满足从左向右
在电场某处电场强度的大小为E=,放入电荷量为q=4×10-9C的点电荷,它受到的电场力大小为多少.
正确答案
解:电量为5.0×10-9C的点电荷,根据E=,
求得它受到的电场力为:F=qE=2×4×10-9=8.0×10-9N,
答:该处电场力大小为8.0×10-9N.
解析
解:电量为5.0×10-9C的点电荷,根据E=,
求得它受到的电场力为:F=qE=2×4×10-9=8.0×10-9N,
答:该处电场力大小为8.0×10-9N.
如图所示,放在平行光滑导轨上的导体棒ab质量为m,长为L,导体所在平行面与水平面成30°,导体棒与导轨垂直,空间有竖直向上的匀强磁场,磁感应强度为B,导体棒保持静止状态.求:
(1)在图中导体棒上用箭头标出电流方向.
(2)电流的大小I.
正确答案
解:导体棒静止,处于平衡状态,导体棒受力如图所示:
导体棒受到的安培力:F=BIL ①
由图示可知:F=mgtan30°= ②
由①②可得:I==
由左手定则可知,电流方向:由b指向a;
答:(1)如图所示;
(2)电流的大小为.
解析
解:导体棒静止,处于平衡状态,导体棒受力如图所示:
导体棒受到的安培力:F=BIL ①
由图示可知:F=mgtan30°= ②
由①②可得:I==
由左手定则可知,电流方向:由b指向a;
答:(1)如图所示;
(2)电流的大小为.
如图(甲)所示,质量为m=50g,长l=10cm的铜棒,用长度也为l的两根轻软导线水平悬吊在竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度B=1/3T.未通电时,轻线在竖直方向,通入恒定电流后,棒向外偏转的最大角度θ=37°,求此棒中恒定电流的大小.
某同学对棒中恒定电流的解法如下:对铜棒进行受力分析,通电时导线向外偏转,说明安培力方向垂直电流和磁场方向向外,受力如图乙所示(侧视图).
当最大偏转角θ=37°时,棒受力平衡.有tanθ==
,得I=
=11.25A.
(1)请判断,该同学的解法正确吗?若不正确则请指出错在哪里?
(2)试写出求解棒中电流的正确解答过程及结果.
正确答案
解:(1)该同学的解法错误.
错误原因:认为棒到达最高点速度为零时,一定处于平衡状态;或者认为偏角最大的是平衡位置.
(2)正确的解法如下:金属棒向外偏转过程中,导线拉力不做功,
如图所示,安培力F做功为WF=Fs1=Bη2sin37°
重力做功为WG=-mgs2=-mgl(l-cos37°)
由动能定理得Bη2sin37°-mgl(l-cos37°)=0
解得.I==5A
答:(1)该同学的解法错误.
错误原因:认为棒到达最高点速度为零时,一定处于平衡状态;或者认为偏角最大的是平衡位置.
(2)试写出求解棒中电流的正确解答过程及结果为5A.
解析
解:(1)该同学的解法错误.
错误原因:认为棒到达最高点速度为零时,一定处于平衡状态;或者认为偏角最大的是平衡位置.
(2)正确的解法如下:金属棒向外偏转过程中,导线拉力不做功,
如图所示,安培力F做功为WF=Fs1=Bη2sin37°
重力做功为WG=-mgs2=-mgl(l-cos37°)
由动能定理得Bη2sin37°-mgl(l-cos37°)=0
解得.I==5A
答:(1)该同学的解法错误.
错误原因:认为棒到达最高点速度为零时,一定处于平衡状态;或者认为偏角最大的是平衡位置.
(2)试写出求解棒中电流的正确解答过程及结果为5A.
(2015秋•栖霞市期末)如图所示,水平放置的两个平行导轨与输出电压12V的直流电源相连,两个导轨间的距离为0.2m,一个质量为40g的均匀金属棒ab垂直放在金属轨道上处于静止状态,图中滑动变阻器接入电路的电阻为3Ω,其余电阻不计.取g=10m/s2.现在金属棒所在的空间加一个垂直ab方向的匀强磁场后,金属棒仍然静止且对导轨的压力恰好为零,求匀强磁场的磁感应强度的大小和方向.
正确答案
解:金属棒处于静止状态,受力平衡,且对导轨的压力恰好为零,则金属棒受到重力和安培力两个力,合力为零,则安培力大小F=mg,方向竖直向上,根据左手定则可知,匀强磁场的磁感应强度方向水平向左,根据F=mg=BIL得:
B=
答:匀强磁场的磁感应强度的大小为0.5T,方向水平向左.
解析
解:金属棒处于静止状态,受力平衡,且对导轨的压力恰好为零,则金属棒受到重力和安培力两个力,合力为零,则安培力大小F=mg,方向竖直向上,根据左手定则可知,匀强磁场的磁感应强度方向水平向左,根据F=mg=BIL得:
B=
答:匀强磁场的磁感应强度的大小为0.5T,方向水平向左.
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