- 磁场对通电导线的作用
- 共6047题
把一根长为L=10cm的直导线垂直磁感线方向放入如图所示的匀强磁场中.
(1)当导线中通以I1=2A的电流时,导线受到的安培力大小为 1.0×10-7N,试求该磁场的磁感应强度的大小B.
(2)若该导线中通以I2=3A的电流,试求此时导线所受安培力大小F.
正确答案
解:(1)由B= 代入数据得:B=5×10-7T
故磁场的磁感应强度为5×10-7T.
(2)由F=BIL
代入数据得:F=1.5×10-7N
答:(1)当导线中通以I1=2A的电流时,导线受到的安培力大小为 1.0×10-7N,则该磁场的磁感应强度的大小5×10-7T.
(2)若该导线中通以I2=3A的电流,此时导线所受安培力大小1.5×10-7N.
解析
解:(1)由B= 代入数据得:B=5×10-7T
故磁场的磁感应强度为5×10-7T.
(2)由F=BIL
代入数据得:F=1.5×10-7N
答:(1)当导线中通以I1=2A的电流时,导线受到的安培力大小为 1.0×10-7N,则该磁场的磁感应强度的大小5×10-7T.
(2)若该导线中通以I2=3A的电流,此时导线所受安培力大小1.5×10-7N.
如图所示,在磁感应强度B=1T的匀强磁场中,用两根细线悬挂长l=10cm、质量m=5g的金属导线.今在金属导线中通以稳恒电流,使悬线受的拉力为零.g=10m/s2.
则:
(1)求金属导线中电流的大小和方向.
(2)若每根悬线所受的拉力为0.1N,求金属导线中的电流的大小和方向.
正确答案
解:(1)悬线拉力为零时AB受向上的安培力大小等于重力;即:
mg=BI1L
所以有:I1=
由左手定则得方向由由左向右;
(2)当每根细线受拉力为0.1N时,由导线受力平衡得:
mg-2F=BI2L
所以:I2=,方向向左
答:(1)金属导线中电流的大小为0.5A,电流的方向由左向右;
(2)金属导线中电流强度的大小为1.5A,方向向左
解析
解:(1)悬线拉力为零时AB受向上的安培力大小等于重力;即:
mg=BI1L
所以有:I1=
由左手定则得方向由由左向右;
(2)当每根细线受拉力为0.1N时,由导线受力平衡得:
mg-2F=BI2L
所以:I2=,方向向左
答:(1)金属导线中电流的大小为0.5A,电流的方向由左向右;
(2)金属导线中电流强度的大小为1.5A,方向向左
如图所示,在水平面上放置的相距为0.2m的平行金属导轨与电源、电键、导体棒AB、滑动变阻器可构成闭合电路,磁感应强度为B=0.5T的匀强磁场竖直向下,导体棒AB的质量m:0.5kg它与轨道之间的动摩擦因数μ=0.05.当电键S闭合时,电路中电流为5A(g取10m/s2).
求:(1)此时导体捧AB受到的安培力大小及方向.
(2)此时导体棒AB的加速度大小.
(3)要使导体棒AB的加速度更大些,滑动变阻器接入电路的阻值应大些还是小些.
正确答案
解:(1)导体AB受到安培力大小:
F=BIL=0.5×5×0.2=0.5N
方向:水平向左
(2)根据牛顿第二定律,有:
F-μmg=ma
解得:
a=0.5m/s2
(3)要使AB导体的加速度更大些.电键闭合前,接入电路中的电阻应小些.
因为电阻小时电流大,安培力大,则加速度大.
答:(1)此时导体捧AB受到的安培力大小0.5N,方向向左.
(2)此时导体棒AB的加速度大小0.5m/s2.
(3)要使导体棒AB的加速度更大些,滑动变阻器接入电路的阻值应小些.
解析
解:(1)导体AB受到安培力大小:
F=BIL=0.5×5×0.2=0.5N
方向:水平向左
(2)根据牛顿第二定律,有:
F-μmg=ma
解得:
a=0.5m/s2
(3)要使AB导体的加速度更大些.电键闭合前,接入电路中的电阻应小些.
因为电阻小时电流大,安培力大,则加速度大.
答:(1)此时导体捧AB受到的安培力大小0.5N,方向向左.
(2)此时导体棒AB的加速度大小0.5m/s2.
(3)要使导体棒AB的加速度更大些,滑动变阻器接入电路的阻值应小些.
在B=2T的匀强磁场中放一根与磁场方向垂直、长度为0.8m的通电直导线,导线中的电流为5A,求:
(1)导线受到的磁场力方向是与电流方向平行还是垂直?
(2)磁场力的大小是多少?
正确答案
解:(1)长度为0.8m的通电直导线,垂直放置于匀强磁场,通入电流为5A,
则由左手定则可确定安培力的方向是与电流方向垂直.
由公式可得安培力的大小为F=BIL=2×5×0.8N=8N
答:(1)垂直
(2)安培力的大小为8N.
解析
解:(1)长度为0.8m的通电直导线,垂直放置于匀强磁场,通入电流为5A,
则由左手定则可确定安培力的方向是与电流方向垂直.
由公式可得安培力的大小为F=BIL=2×5×0.8N=8N
答:(1)垂直
(2)安培力的大小为8N.
如图所示,两平行金属导轨间的距离L=0.40m,金属导轨所在的平面与水平面夹角θ=37°,在导轨所在平面内,分布着磁感应强度B=0.50T、方向竖直向上的匀强磁场.金属导轨的一端接有电动势E=4.5V、内阻r=0.50Ω的直流电源.现把一个质量m=0.06kg的导体棒ab放在金属导轨上,导体棒恰好静止.导体棒与金属导轨垂直、且接触良好,金属导轨有电流流过部分的总电阻R0=2.5Ω,g取10m/s2.已知sin 37°=0.60,cos 37°=0.80,求:
(1)求出通过棒的电流强度
(2)导体棒受到的安培力和静摩擦力.
(3)若斜面光滑,欲使导体棒静止在斜面上,求所加匀强磁场的最小值及方向.
正确答案
解:(1)根据闭合电路欧姆定律,有:I=;
(2)导体棒受到的安培力:F安=BIL=0.5×1.5×0.4=0.30 N;
摩擦力为由平衡条件得:f+mgsinθ=BILcosθ
代入数据得:f=-0.12N,方向沿斜面向上
(3)(2)要保持导体棒在斜面上静止,导体棒受力必须平衡,如图,作出磁感应强度B在三个不方向时力的合成图,由图看出,
当安培力与N垂直时有最小值Fmin=mgsinθ,则B=由左手定则判断磁场方向应是垂直斜面向上.
答:(1)求出通过棒的电流强度为1.5A
(2)导体棒受到的安培力和静摩擦力分别为0.30N,0.12N.
(3)若斜面光滑,欲使导体棒静止在斜面上,求所加匀强磁场的最小值为 0.06T 及方向垂直斜面向上
解析
解:(1)根据闭合电路欧姆定律,有:I=;
(2)导体棒受到的安培力:F安=BIL=0.5×1.5×0.4=0.30 N;
摩擦力为由平衡条件得:f+mgsinθ=BILcosθ
代入数据得:f=-0.12N,方向沿斜面向上
(3)(2)要保持导体棒在斜面上静止,导体棒受力必须平衡,如图,作出磁感应强度B在三个不方向时力的合成图,由图看出,
当安培力与N垂直时有最小值Fmin=mgsinθ,则B=由左手定则判断磁场方向应是垂直斜面向上.
答:(1)求出通过棒的电流强度为1.5A
(2)导体棒受到的安培力和静摩擦力分别为0.30N,0.12N.
(3)若斜面光滑,欲使导体棒静止在斜面上,求所加匀强磁场的最小值为 0.06T 及方向垂直斜面向上
有一小段通电导线,长为1cm,电流强度为5A,把它置于匀强磁场中某点,导线与磁场夹角为37°,受到的磁场力为0.3N,则该点的磁感应强度B大小是多少?(sin37°=0.6,cos37°=0.8)
正确答案
解:有一小段通电导线,长为1cm,电流强度为5A,把它置于匀强磁场中某点,导线与磁场夹角为37°,安培力为:F=BILsin37°;
故磁感应强度为:B==
=10T
答:该点的磁感应强度B大小是10T.
解析
解:有一小段通电导线,长为1cm,电流强度为5A,把它置于匀强磁场中某点,导线与磁场夹角为37°,安培力为:F=BILsin37°;
故磁感应强度为:B==
=10T
答:该点的磁感应强度B大小是10T.
如图所示,在倾角为30°的斜面上,放置两条宽L=0.5m的光滑平行导轨,将电源、滑动变阻器用导线连接在导轨上,在导轨上横放一根质量为m=0.2kg的金属棒ab,电源电动势E=12V,内阻r=0.3Ω,磁场方向垂直轨道所在平面,B=0.8T.欲使棒ab在轨道上保持静止,滑动变阻器的使用电阻R应为多大?(g取10m/s2,其它电阻不计)
正确答案
解:对导体棒受力分析可得:mgsin30°=BIL
解得:
有闭合电路的欧姆定律可得:
代入数据解得:R=47.7Ω
答:滑动变阻器的使用电阻R应为47.7Ω
解析
解:对导体棒受力分析可得:mgsin30°=BIL
解得:
有闭合电路的欧姆定律可得:
代入数据解得:R=47.7Ω
答:滑动变阻器的使用电阻R应为47.7Ω
奥斯特实验中,若把通电直导线东西放置,通以自东向西的电流:
(1)为什么小磁针北极和南极都受力?受什么力?
(2)北极和南极都受力了,为什么所受的力都没有力臂?
正确答案
解:(1)地磁场的方向是由南向北,
由右手定则判断通电直导线东西放置,通以自东向西的电流时下方磁场的方向由北向南,
由于地磁场较弱,所以合磁场的方向由北向南,
则小磁针北极受力方向与磁场的方向一致,故小磁场北极受向南的力,南极受向北的力,受的均为磁场力;
(2)由分析知小磁针北极和南极所受磁场力的方向都沿着小磁针,力的沿长线过支点,故力臂为零;
答:(1)小磁场北极受向南的力,南极受向北的力,受的均为磁场力;
(2)小磁针北极和南极所受磁场力的方向都沿着小磁针,沿长线过支点,故力臂为零,所以没有力臂.
解析
解:(1)地磁场的方向是由南向北,
由右手定则判断通电直导线东西放置,通以自东向西的电流时下方磁场的方向由北向南,
由于地磁场较弱,所以合磁场的方向由北向南,
则小磁针北极受力方向与磁场的方向一致,故小磁场北极受向南的力,南极受向北的力,受的均为磁场力;
(2)由分析知小磁针北极和南极所受磁场力的方向都沿着小磁针,力的沿长线过支点,故力臂为零;
答:(1)小磁场北极受向南的力,南极受向北的力,受的均为磁场力;
(2)小磁针北极和南极所受磁场力的方向都沿着小磁针,沿长线过支点,故力臂为零,所以没有力臂.
重为m=0.1kg的金属棒ab,放在光滑的平行金属导轨上,如图所示,轨道间距为L=0.5m,所在平面与水平面的夹角为30°,匀强磁场垂直于轨道平面向上,电源电动势E=3V,金属棒的电阻R=6Ω,其余电阻不计.(g=10m/s2)
(1)若金属棒恰好静止,求该匀强磁场的磁感应强度大小;
(2)若B=4T,求金属棒在释放的瞬间加速度的大小.
正确答案
解:(1)回路中的电流为:I==
=0.5A
对金属棒受力分析,根据平衡条件:mgsinθ=BIL
代入数据解得:B=2T
(2)若B=4T,根据牛顿第二定律:BIL-mgsinθ=ma
代入数据得:a=5m/s2
答:(1)若金属棒恰好静止,该匀强磁场的磁感应强度大小为2T;
(2)若B=4T,求金属棒在释放的瞬间加速度的大小为5m/s2.
解析
解:(1)回路中的电流为:I==
=0.5A
对金属棒受力分析,根据平衡条件:mgsinθ=BIL
代入数据解得:B=2T
(2)若B=4T,根据牛顿第二定律:BIL-mgsinθ=ma
代入数据得:a=5m/s2
答:(1)若金属棒恰好静止,该匀强磁场的磁感应强度大小为2T;
(2)若B=4T,求金属棒在释放的瞬间加速度的大小为5m/s2.
如图所示,匀强磁场的磁感应强度B=0.5T,方向垂直纸面向外,在纸面内放置长L=0.5m的直导线ab,当通以I=2A的电流(b→a)时,
(1)通电导线受到安培力的方向;
(2)通电导线受到的安培力大小.
正确答案
解:(1)根据左手定则知,由左手定则可确定方向是水平向右
(2)导线所受的安培力大小F=BIL=2×0.5×2N=2N.
答:(1)安培力的方向垂直导线水平向右
(2)导线所受的安培力为2N
解析
解:(1)根据左手定则知,由左手定则可确定方向是水平向右
(2)导线所受的安培力大小F=BIL=2×0.5×2N=2N.
答:(1)安培力的方向垂直导线水平向右
(2)导线所受的安培力为2N
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