- 磁场对通电导线的作用
- 共6047题
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α=37°,整个金属导轨处在磁感应强度B=1T、方向垂直于水平面向上的竖直匀强磁场中.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=0.040kg的导体棒ab放在金属导轨上,导体棒处于静止状态.导体棒与金属导轨垂直且接触良好,导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R0=2.5Ω,金属导轨电阻不计,g取10m/s2.已知sin 37°=0.60,cos 37°=0.80,求:
(1)通过导体棒的电流;
(2)导体棒受到的安培力大小;
(3)导体棒受到的摩擦力.
正确答案
解析
解:(1、2)导体棒、金属导轨和直流电源构成闭合电路,根据闭合电路欧姆定律有:
I==
=1.5A
导体棒受到的安培力:
F安=BIL=1×0.4×1.5N=0.6N
(3)导体棒所受重力沿斜面向下的分力为:F1=mg sin37°=0.24N
由于F1小于安培力沿斜面方向的分力,故导体棒受沿斜面向下的摩擦力f,根据共点力平衡条件有:
mgsin37°+f=F安cos37°
解得:f=0.24N.
答:(1)通过导体棒的电流1.5A;
(2)导体棒受到的安培力的大小为0.60N;
(2)导体棒受到的摩擦力的大小为0.24N,方向沿斜面向下.
(2015秋•南充期末)如图所示,两根光滑金属导轨平行放置,两轨间的距离为L,导轨所在平面与水平面间的夹角为θ,整个装置处于垂直于斜面向上的匀强磁场中,金属杆ab垂直导轨放置,当杆中通有从a到b的恒定电流I时,金属杆ab刚好静止,则磁感应强度的大小为( )
正确答案
解析
解:磁场方向垂直于导轨平面向上,根据左手定则,安培力方向沿导轨平面向上,
导体棒受重力、支持力和安培力,如图所示:
根据平衡条件,有:
FA=BIL=mgsinθ
解得:B=,故C正确.
故选:C
在倾角为α的光滑绝缘斜面上,放一根通电的直导线,如图,当加上如下所述的磁场后,有可能使导线静止在斜面上的是( )
正确答案
解析
解:A、加竖直向下的匀强磁场,根据左手定则可知,安培力的方向向左,重力支持力与安培力可以三力平衡.故A正确;
B、加垂直斜面向下的匀强磁场,根据左手定则可知,安培力的方向沿斜面的方向向上,重力支持力与安培力可以三力平衡.故B正确;
C、加水平向右的匀强磁场,根据左手定则可知,安培力的方向向下,重力、支持力与安培力不可以平衡.故C错误;
D、加沿斜面向下的匀强磁场,根据左手定则可知,安培力的方向垂直于斜面向下,重力、支持力与安培力三力不可能平衡.故D错误.
故选:AB
直导线AB长为L,水平放置在匀强磁场中,磁场方向如图所示,磁感应强度为B,导线中通有恒定电流,电流强度为I,则( )
正确答案
解析
解:A、根据安培力公式,当B与I平行时,F=BIL,故A正确,B错误;
C、若电流方向由B向A,磁场垂直直面向里,由左手定则可知,安培力方向竖直向下,故C错误;
D、若使导线在垂直纸面的平面内转过α角,则安培力大小变为BILcosα,故D错误;
故选:A
超导电磁船是一种不需要螺旋桨推进的低噪音新型船,如图是电磁船的简化原理图,MN和CD是与电池相连的导体棒,MN与CD之间部分区域有垂直纸面向内的匀强磁场(磁场由超导线圈产生,其独立电路部分未画出),以下说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、当MN解直流电源的负极时,海水中电流方向由CD指向MN,是海水受到的安培力向左,根据牛顿第三定律可知,船体受到向右的作用力,故使船体向前运动,故A正确;
B、改变超导线圈中中电流的方向,会改变磁场的方向,从而改变海水的受力方向,从而改变船体的受力方向,故能控制船体的前进或后退,故B正确;
C、路端电压一部分用来产生磁场,一部分由于海水有电阻,会产生热,故UI>I2R,故C正确;
D、该超导电磁船应用的是安培力原理,故D错误;
故选:ABC
如图,通电直导线处于足够大的匀强磁场中,导线与水平面夹角θ=30°,导线中通过的电流为I,为了增大导线的安培力,可采取的办法是( )
正确答案
解析
解:A、由公式F=BIL,当增大电流时,可增大通电导线所受的磁场力.故A正确;
B、由公式F=BIL,当增加直导线的长度时,可增大通电导线所受的磁场力.故B正确;
C、当使导线在纸面内顺时针转30°时,导线长度没有变化,则所受磁场力不变,故C错误;
D、当使导线在纸面内逆时针转60°时,导线长度没有变化,则所受磁场力不变,故D错误;
故选:AB
光滑平行导轨水平放置,导轨左端通过开关S与内阻不计、电动势为E的电源相连,右端与半径为L=20cm的两段光滑圆弧导轨相接,一根质量m=60g,电阻R=1Ω、长为L的导体棒ab,用长也为L的绝缘细线悬挂,如图所示,系统空间有竖直方向的匀强磁场,磁感应强度B=0.5T,当闭合开关S后,导体棒沿圆弧摆动,摆到最大高度时,细线与垂直方向成θ=53°角,摆动过程中导体棒始终与导轨接触良好且细线处于张紧状态,导轨电阻不计,sin53°=0.8,g=10m/s2,则( )
正确答案
解析
解:A、当开关S闭合时,导体棒向右摆动,说明其所受安培力水平向右,由左手定则可知,磁场方向竖直向下,故A正确;
BC、设电路中电流为I,电源的电动势为E,则
根据动能定理得:mgL(1-cos53°)=FLsin53°,解得安培力 F=0.3N
由F=BIL=BL,得 E=3V,故B正确,C错误.
D、导体棒在摆动过程中电源提供的电能为 E=mgL(1-cos53°)=0.06×10×0.2×0.4J=0.048J,但是还有焦耳热,故D错误.
故选:AB.
下列电器中不是利用电动机装置工作的是( )
正确答案
解析
A、ABC都是利用电动机的工作原理制成的,
D、电饭锅是利用电流的热效应来制作的,
因选不是利用电动机装置的,故选:D
(2015秋•宁城县期末)关于磁场中的通电导线和运动电荷的有关说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、通电导线在磁场中平行磁场方向防止时不受安培力,故A错误;
B、根据左手定则,磁场对通电导线的安培力方向一定与磁场方向垂直,故B正确;
C、带电粒子只受洛伦兹力作用时,由于洛伦兹力始终与速度方向垂直,所以其力只改变速度方向,不改变速度的大小,则动能不变,故C正确;
D、电荷在磁场中运动方向与磁场方向平行时,不受洛伦兹力,所以做匀速直线运动,故D正确;
故选:BCD
(2015秋•太原期末)如图,虚线方框内为四个相同的匀强磁场,磁场中分别放入四个单匝线圈,四个线圈的边长MN相等,线圈平面与磁场方向垂直.当线圈中通有大小相同的环形电流时,四个线圈所受安培力最大的是( )
正确答案
解析
解:由题意可知,四个图中导线均垂直与磁场,A图中的有效长度最大,根据公式F=BIL可知,A图中所受安培力最大大,故A正确,BCD错误
故选:A
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